基于分布式光纤的电缆温度监测系统及其数据处理研究

论文摘要

电力电缆在电力系统中特别在城市配电网中应用愈来愈广,然而电力电缆在高电压、强电场、大电流以及复杂环境条件下,由于铜损、介质损耗发热会导致电缆温度升高、绝缘老化和恶化加剧,因此通过监测电缆温度来实现监测电缆绝缘性,是预防电网故障和保障电网安全运行的重要手段。本文基于光时域反射原理和后向拉曼散射原理,利用微型计算机、windows操作系统、labview平台,SQL server数据库设计了一个分布式光纤测温软件系统,完成对输电电缆温度的测量,并通过获得的温度判断其绝缘状态,实现电缆的全寿命管理。由于分布式光纤温度传感系统输出信号小,受干扰影响大,如何消除白噪声,提高温度测量精度,是高精度测温系统存在的难题。对此,本文采用了基于小波多分辨分解的HRP算法的快速实现方法和累积平均算法相结合,对采样信号进行处理,有效地抑制噪声,减少了系统的运算时间,提高了测温系统的精度和稳定性。最后,论文对分布式光纤测温系统及数据处理技术进行仿真验证,利用labview和matlab软件分别进行了监测系统设计和算法仿真分析,得到的温度曲线,表明了该技术的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外电缆监测技术状况
• 1.2.1 电缆监测技术的发展
• 1.2.2 现有电缆绝缘监测技术的特点
• 1.2.3 分布式光纤温度监测系统的研究现状
• 1.3 光纤温度传感技术中的噪声干扰
• 1.4 课题主要工作
• 第二章 基于光纤的电缆温度监测系统设计
• 2.1 光纤测温原理
• 2.1.1 自发拉曼散射的机理
• 2.1.2 关于自发拉曼散射的描述
• 2.1.3 光时域发射原理
• 2.1.4 分布式光纤温度传感原理
• 2.1.5 光纤测温技术
• 2.1.6 测温系统的相关技术指标
• 2.2 分布式光纤测温系统
• 2.2.1 labview 平台
• 2.2.2 信号处理功能模块
• 2.2.3 数据的存储、管理模块
• 2.2.4 温度显示输出模块
• 2.2.5 报警模块
• 2.3 电缆绝缘状态监测系统
• 2.3.1 系统测温
• 2.3.2 温度信号处理
• 2.3.3 电缆绝缘状态监测
• 2.3.4 电缆的全寿命管理
• 第三章 基于改善的小波分析在电缆温度数据上的去噪
• 3.1 小波变换的理论与特点
• 3.2 小波消噪原理
• 3.3 利用改善的小波变换去噪声的理论依据
• 3.3.1 算法的基本思想
• 3.3.2 小波变换模极大值
• 3.3.3 白噪声小波变换模极大值随尺度的传播特性
• 3.3.4 母函数的选取
• 3.3.5 电缆故障点检测信号白噪声抑制算法
• 3.4 利用多分辨小波分解算法实现HRP 的快速分解
• 3.4.1 利用多分辨小波分解算法实现HRP 的快速分解的参数
• 3.4.2 基于小波分解快速算法的HRP 算法快速实现步骤
• 3.5 改善的小波分析去噪基本步骤
• 3.6 电缆温度信号的小波多尺度分析仿真
• 第四章 电缆温度监测的仿真分析
• 4.1 程序的设计
• 4.2 仿真结果分析
• 4.2.1 对正常运行电缆温度仿真分析
• 4.2.2 对含故障点的电缆温度仿真分析
• 第五章 电缆温度监测系统的软件设计
• 5.1 绝缘性能诊断程序
• 5.2 界面设计
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 （作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文）