本文選題：電纜故障　切入點(diǎn)：智能化　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電力電纜已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)文明的重要基礎(chǔ),逐漸取代了傳統(tǒng)的架空線路,與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及我們的日常生活息息相關(guān)。然而無法避免的電纜故障帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失已成為當(dāng)今社會(huì)的一個(gè)嚴(yán)重問題,因此如何能在復(fù)雜的鋪設(shè)環(huán)境中快速、有效、準(zhǔn)確地檢測(cè)出電纜故障點(diǎn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。論文首先查閱大量文獻(xiàn)資料介紹了電纜發(fā)生故障的原因以及故障類型,接著在分析對(duì)比了常用故障檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上以時(shí)域脈沖原理作為本文的基本設(shè)計(jì)依據(jù),然后簡(jiǎn)要介紹了電纜在長(zhǎng)線模型下的行波傳播理論以及基于該理論的行波傳播速度、波阻抗以及行波的反射折射現(xiàn)象。在綜合考慮了這些因素的前提下提出了電纜故障檢測(cè)智能化中具有舉足輕重作用的故障測(cè)試儀的具體技術(shù)指標(biāo)以及相應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)電路和軟件算法流程。測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì)主要以嵌入式單片機(jī)和CPLD構(gòu)成的雙控制器為核心,結(jié)合了脈沖發(fā)射模塊、信號(hào)接收模塊、高速ADC采樣模塊等單元模塊;測(cè)試儀的軟件算法包括單片機(jī)的嵌入式C語言設(shè)計(jì)以及CPLD的Verilog HDL硬件語言,C語言采用模塊化設(shè)計(jì)思想而Verilog HDL采用自頂向下的基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。由于復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境以及多種多樣的干擾源,獲得的實(shí)測(cè)波形往往包含很多波動(dòng)不規(guī)則的震動(dòng),嚴(yán)重影響有效故障信息的識(shí)別以及后續(xù)的故障距離計(jì)算。正是基于這種背景本文又就回波處理智能化進(jìn)行了初步研究,以小波分析為理論基礎(chǔ),通過對(duì)基于極大值原理、基于相關(guān)性原理以及閾值法三種經(jīng)典的小波去噪法分析對(duì)比后,就閾值函數(shù)選擇、閾值量化準(zhǔn)則選擇、小波基函數(shù)選擇、小波分解尺度等影響閾值去噪效果的關(guān)鍵因素作了討論,綜合考慮之后選擇db4作為小波基函數(shù)以及采用軟閾值去噪法對(duì)故障波形進(jìn)行智能化去噪處理。最后本文利用小波分析工具M(jìn)ATLAB對(duì)db4小波的實(shí)際去噪效果進(jìn)行了仿真,并對(duì)在昆山市利用本文設(shè)計(jì)的智能故障測(cè)試儀測(cè)得的實(shí)地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了去噪仿真處理,結(jié)果顯示去噪效果明顯。另外本文設(shè)計(jì)的測(cè)試儀也實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)電纜故障的功能并且測(cè)量誤差在可接受范圍內(nèi),具有很好的實(shí)用性。這表明本文對(duì)電纜故障檢測(cè)智能化的研究取得了一定的成效。
[Abstract]:Power cables have become an important foundation of modern industrial civilization, gradually replacing the traditional overhead lines, It is closely related to industrial and agricultural production and our daily life. However, the enormous economic losses caused by unavoidable cable failures have become a serious problem in today's society, so how can they be rapid and effective in a complex laying environment? It is very important to detect the cable fault point accurately. Firstly, the paper introduces the reason and type of cable fault by consulting a lot of literature. Then, based on the analysis and comparison of common fault detection methods, the time-domain pulse principle is taken as the basic design basis of this paper, and then the traveling wave propagation theory and the traveling wave propagation velocity based on this theory are briefly introduced. The wave impedance and the reflection and refraction of traveling wave are taken into account. On the premise of synthetically considering these factors, the specific technical specifications and corresponding hardware of the fault tester which plays an important role in intelligent cable fault detection are put forward. The hardware design of the tester is mainly based on the dual controller composed of embedded microcontroller and CPLD. Pulse transmitting module, signal receiving module, high speed ADC sampling module and other unit modules are combined. The software algorithms of the tester include the embedded C language design of single chip microcomputer, the modular design idea of CPLD Verilog HDL hardware language C language and the top-down basic design structure of Verilog HDL. Because of the complex test environment, And a variety of sources of interference, The measured waveforms often contain a lot of irregular vibrations, which seriously affect the identification of effective fault information and the calculation of subsequent fault distance. Based on this background, this paper makes a preliminary study on intelligent echo processing. On the basis of wavelet analysis, after analyzing and comparing three classical wavelet denoising methods based on maximum principle, correlation principle and threshold method, the selection of threshold function, threshold quantization criterion and wavelet basis function are discussed. The key factors such as wavelet decomposition scale which affect the effect of threshold denoising are discussed. After comprehensive consideration, db4 is selected as wavelet basis function and soft threshold denoising method is adopted to deal with the fault waveform intelligently. Finally, the actual denoising effect of db4 wavelet is simulated by MATLAB, a wavelet analysis tool. The field data measured by the intelligent fault tester designed in this paper are simulated and processed in Kunshan. The results show that the denoising effect is obvious. In addition, the test instrument designed in this paper also realizes the function of detecting cable faults and the measurement error is within acceptable range. It has good practicability, which indicates that the intelligent research of cable fault detection in this paper has achieved some results.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM75

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