电力电缆在线监测系统的研究与设计文档格式.doc

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系统设计

I

ABSTRACT

Powercablesinthepowersystemusedmoreandmorewidely,realizethesecurityandreliabilityofcableandeconomicoperationofthepowersystemtoensuresafetyandeconomicbehaviorhastheveryvitalsignificance.Inthecablerunningprocesses,cablelinehappenedbeforeelectricalfaultcancausecableoraccessorieslocaltemperaturerise,resultinginfurtherdamageinsulationuntilthebreakdown.BasedontheDistributedopticalfibertemperaturesensortechnology（DTS,Distributedtemperaturesensoring）realizecableskintemperaturemonitoringalong,throughtheanalysisofthetemperaturefieldanddynamiccablecarryingcapacitydetectedearlycablerunningthesafehiddentroublethatexist,havethefunctionofthenipinthebud.

Thispaperison-linemonitoringsystemofpowercablelaunchedresearchanddesign,firstofpowercablemonitoringsystemtheresearchsignificanceandchooseabackgroundinthispaperareanalyzed,andfullyinthesubjectbothathomeandabroadwerereviewedthecurrentsituationofthestudy,thispapertheresearchcontentofthesimpleintroduction;

Thenthepowercablemonitoringtherelatedtheorywerereviewedinthispaper,firstlythissystemmonitoringtask,DTSandloadflowanalysisandcalculation,thedistributedopticalfibertemperaturesensingtechnologyareintroduced,analyzesthestructureofthepowercable,thethermalmodelofpowercableroadcarryingcapacitycalculation,analysisofon-linemonitoringmethod,cablefaultsbureauputmonitoringtechnology,establishingpowercablesimulationmodel.Andthenthesystemstructuredesign,thispaperintroducesthesystemfirstdesignprinciplesandbasisforsystemfunctionisintroduced,thesystemhardwareandsoftwareforthedetaileddesign,designanalysisdatabasesystem,andthenrealizethecoreofthesystemfunction,firstanalysissystemdevelopmenttoolsandrunningenvironment,thesystemstructureofthesoftwaredesignofdatareceivingmoduledesignandimplementation,ondataprocessingmoduledesignandimplementation,thesystemstatedisplaytocarryontheanalysis,makethedatamonitoring,realizedatareportanddatabasedesign,realizationalarmSettingsandresponse,realizetheeventlogusermanagementandsystemconfigurationdesign,finaltestandanalysisof.

Keywords:

Electriccables;

Onlinemonitoring;

Cablefaults;

Systemdesign

目录

ENGINEERINGMASTERDISSERTATION 1

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章绪论 1

1.1选题背景和意义 1

1.1.1选题背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2发展现状 2

1.3研究的主要内容 4

第二章电力电缆监测相关理论 5

2.1引言 5

2.2监测任务介绍 5

2.3DTS和载流量计算介绍 6

2.3.1分布式光纤温度传感技术 6

2.3.2电力电缆的结构 7

2.3.3采用热路模型计算电力电缆载流量 8

2.4电缆故障在线监测方法 11

2.5局放监测技术 12

2.6电力电缆仿真模型 15

2.6.1仿真建模工具和数值分析工具的选择 15

2.6.2PSCAD中频率相关模型的选择 16

2.6.3电缆系统仿真模型的建立 17

第三章系统结构设计 18

3.1基本概念和原理 18

3.2设计原则与依据 20

3.3系统设计方案 22

3.4系统功能介绍 23

3.5系统硬件设计 24

3.5.1系统的监测终端 25

3.5.2单片机的选择 25

3.5.3无线收发模块与单片机的硬件接口电路设计 28

3.5.4系统主站与上位机通信接口 29

3.6系统软件设计 30

3.6.1主程序和中断程序设计 30

3.6.2初始化程序设计 31

3.6.3ATT7022B系统复位程序 32

3.6.4SPI通信程序设计 33

3.7数据库系统 35

第四章系统核心功能实现 36

4.1系统开发工具和运行环境 36

4.2系统软件结构设计 37

4.3数据接收模块设计和实现 38

4.4数据处理模块设计和实现 40

4.4.1传感器冷端处理 40

4.4.2参数设置 41

4.4.3分度表及查询表设计 42

4.4.4数据处理 46

4.4.5数据转发 48

4.5状态显示 50

4.6数据监视 51

4.6.1主接线图数据监视 51

4.6.2曲线数据监视 52

4.7数据报表 54

4.8数据库设计 55

4.8.1表的设计 56

4.8.2数据库操作 57

4.9报警设置和响应 63

4.9.1报警设置 64

4.9.2报警响应 64

4.10事件日志用户管理 65

4.11系统配置 66

第五章系统测试与分析 68

5.1硬件系统的测试 68

5.2软件性能测试 68

第六章结论与展望 71

6.1结论 71

6.2前景展望 71

致谢 73

参考文献 74

77

第一章绪论

1.1选题背景和意义

1.1.1选题背景

电力电缆就是在城市地下敷设的输电电缆，是国家电网基础设施最重要的组成部分之一；

随着我国城市化进程的加速，电力电缆的覆盖率和资产规模正在以空前的速度增加。

以成都市为例，到目前为止：

220kV电缆已有15回，总长73.75千米；

110kV电缆107回，总长263千米；

35kV电缆39回，总长32千米；

10kV电缆399回，总长963千米。

为保证庞大的网路的安全、可靠、智能地运行，人工巡检方法和常规的监测设备已经无法胜任；

为满足这一显著的需求，一些新型的传感检测设备被开发并且开始应用于电力电缆的在线状态监测，包括：

DTS分布光纤温度温度传感器：

通过背向散射原理，可以检测到一根长达几千米到几十千米光纤的温度分布，采样点距离可达到1.0m至2.0m，最小检测周期可达10s。

将该测温光纤沿电缆长度方向布置，则可以获得电缆的长度方向上的温度分布。

光纤本身有石英制成，具有极佳的电磁惰性。

就这些技术特征和最近几年的实践看，DTS已被证实是目前火警、电缆温度异常、电缆热负荷在线监测的最佳手段。

分布式局部放电在线检测器：

采用高频数据采集卡检测电缆附件的屏蔽电流高频部分或超声波信号，提供电缆绝缘状态的在线监测的基础条件。

与传统的传感器不同，它们的实时输出的状态变量不是由一个或几个模拟量构成，而通常是一个长度很大的模拟量序列构成，称为大数组输出；

以DTS为例，检测10千米电缆的分布温度，按照1.0m的采样空间，每次的检测输出为一个长度为10,000的浮点数组。

基于这些数组输出，