基于双调制波的电力电缆识别技术研究

论文摘要

随着城市化进程的深入,配电网中电力电缆的使用越来越广泛,对电缆基础数据的普查和管理也迫在眉睫,而电缆识别技术是电缆普查和管理中的重要基础性技术。由于传统电缆检测和识别技术具有一定的局限性,本文提出了一种新型的基于双调制波的电力电缆识别技术研究思路,并且在大量实验数据的基础上,研发了小批量的样机进行现场实测,通过近600公里电缆的探测、检测,除个别极端工况外,结果与实际情况完全吻合,效果明显,证明了本技术的可行性,为开展大规模的电缆普查提供了有效的技术保证。双调制波技术指的是将两个不同频率的正弦波信号进行叠加,能产生正相和反相截然不同的周期信号,并对其进行分析和识别。基于双调制波的电力电缆识别技术利用了电磁感应原理,通过对耦合信号的不同相位的鉴别实现了在线式电力电缆的检测。系统主要分为发射端和接收端两部分组成,发射端主要采用了升压电路和全桥逆变器相结合的结构,通过电磁感应将识别信号耦合到电缆的金属铠甲上；而接收端主要利用互感钳,检测金属铠甲上的信号,并且采用相位识别技术进行鉴别,从而判断出电力电缆之间的对应关系。基于双调制波的电缆检测技术已应用于GIS电缆智能管理系统,并取得了较好的运行效果,符合预期设计目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 电缆识别技术的重要性
• 1.2 电力电缆识别技术现状
• 1.3 电力电缆铠甲信号传输模型
• 1.4 本文设计目标
• 第2章 双调制波识别技术
• 2.1 特殊发射信号——双调制波技术
• 2.2 双调制波信号相位分析
• 2.3 标准识别判据
• 第3章 发射端电路设计
• 3.1 逆变器PWM原理
• 3.1.1 双正弦波PWM波形生成策略
• 3.2 DC/DC升压电路设计
• 3.2.1 电路结构
• 3.2.2 各元件参数的选择
• 3.2.3 PID算法数字化
• 3.2.4 升压电路仿真
• 3.3 小结
• 第4章 接收端电路设计
• 4.1 整体思路
• 4.2 带通滤波器的设计及识别判据修正
• 4.2.1 带通滤波器设计
• 4.2.2 基于带通滤波器相位偏移的识别判据修正
• 4.2.3 自动增益控制（AGC）电路的设计
• 4.2.4 辅助电源设计
• 4.3 小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 DSP2808及其开发环境简介
• 5.1.1 DSP2808简介
• 5.1.2 DSP集成开发环境——CCS简介
• 5.2 FFT频谱分析
• 5.2.1 FFT的历史与发展
• 5.2.2 按时间抽取（DIT）的基-2FFT算法（Cooley-Tukey算法）
• 5.3 信号发送端的软件设计
• 5.3.1 逆变器SPWM波形的DSP控制
• 5.3.2 程序设计流程
• 5.4 信号接收端的软件设计
• 5.4.1 接收端软件框图
• 5.4.2 AD采样参数设置和编程
• 5.5 小结
• 第6章 实验结果及分析
• 6.1 样机实验结果
• 6.1.1 高增益DC/DC电路结果与分析
• 6.1.2 逆变器输出波形结果与分析
• 6.1.3 带通滤波器的滤波特性
• 6.1.4 自动增益控制电路特性
• 6.1.5 软硬件整合实验数据记录及分析
• 6.1.6 基于发射电路相位偏移的识别判据修正
• 6.2 实际电缆测量应用结果
• 6.3 小结
• 第7章 结论及工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其成果
• 致谢
• 作者简介