【摘要】：隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展,地下電力電纜在輸配電線路中所占比例不斷增加。電纜故障將可能給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失,甚至是人員傷亡。因此,監(jiān)測(cè)電纜狀態(tài),預(yù)防電纜故障,具有理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。由于具備優(yōu)良的電氣性能,交聯(lián)聚乙烯電力電纜受到了廣大用戶的歡迎。其制造工藝日趨成熟,在高壓和超高壓領(lǐng)域使用量不斷增加,在城市輸配電網(wǎng)絡(luò)中所占比重逐年上升,表現(xiàn)出替代紙絕緣電纜的趨勢(shì)。電力線載波通信以電力線為通信介質(zhì),具有投資少,覆蓋范圍廣,無(wú)須額外布線,易于擴(kuò)展改造等優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用在電力通信網(wǎng)絡(luò)中。傳統(tǒng)的電力線載波通信以帶電的電力線為信道,利用電力電纜金屬屏蔽層進(jìn)行載波通信,是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),成為國(guó)內(nèi)外電力等相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn),在城市小區(qū)配電自動(dòng)化中得到了成功應(yīng)用。本文利用Matlab軟件仿真研究電力電纜金屬屏蔽層載波通信系統(tǒng)。通過(guò)仿真,得到信源在模型中各個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)的波形變化情況和誤比特率曲線。并且以交聯(lián)聚乙烯電纜為對(duì)象,以電纜金屬屏蔽層為信道,基于電力線載波通信技術(shù),構(gòu)建電力電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),設(shè)計(jì)硬件電路并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。主要研究?jī)?nèi)容如下：首先,介紹交聯(lián)聚乙烯電纜各層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其作用,分析金屬屏蔽層信道傳輸特性與噪聲環(huán)境,對(duì)電力線載波通信中常用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行介紹。其次,利用Matlab軟件仿真分析屏蔽層載波通信系統(tǒng),分別采用2FSK和DSSS技術(shù),設(shè)計(jì)出六種仿真模型,分析信號(hào)傳輸過(guò)程中的變化情況,得出模型誤比特率曲線。再次,設(shè)計(jì)電力電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路,包括電源電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路和信號(hào)顯示電路等。然后,設(shè)計(jì)電力電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件程序,包括下位機(jī)程序和上位機(jī)程序兩個(gè)部分。最后,對(duì)設(shè)計(jì)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分模塊調(diào)試和整機(jī)實(shí)驗(yàn),測(cè)量實(shí)驗(yàn)波形,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單方便,硬件成本低廉,監(jiān)測(cè)效果良好,特別適用于地下直埋電力電纜和早期無(wú)復(fù)合光纖通信的海底電力電纜的信號(hào)傳輸?shù)葓?chǎng)合。本文研究對(duì)于電力電纜在線監(jiān)測(cè)和城市小區(qū)配電自動(dòng)化等具有一定的參考價(jià)值。
[Abstract]:With the development of urbanization in China, the proportion of underground power cables in transmission and distribution lines is increasing. Cable failure may bring great economic losses to enterprises and society, even casualties. Therefore, it is of theoretical and practical significance to monitor cable status and prevent cable faults. Because of its excellent electrical performance, cross-linked polyethylene power cable is welcomed by the majority of users. Its manufacturing technology is becoming more and more mature, its usage in the field of high voltage and ultra high voltage is increasing, and its proportion in urban transmission and distribution network is increasing year by year, showing the trend of replacing paper insulated cable. The power line carrier communication takes the power line as the communication medium, has the advantages of less investment, wide coverage, no additional wiring, easy to expand and transform, and is widely used in the power communication network. The traditional power line carrier communication takes the live power line as the channel, uses the power cable metal shield layer to carry on the carrier communication, is a new technology developed in recent years, becomes the domestic and foreign power and so on related organization research hot spot. It has been successfully applied in distribution automation of urban district. In this paper, Matlab software is used to simulate the power cable metal shielded layer carrier communication system. Through simulation, the waveform change and bit error rate curve of each node in the model are obtained. Taking the XLPE cable as the object and the metal shield layer of the cable as the channel, based on the power line carrier communication technology, the on-line monitoring system of power cable is constructed, and the hardware circuit is designed and related experiments are carried out. The main research contents are as follows: firstly, the structure characteristics and functions of each layer of XLPE cable are introduced, the transmission characteristics and noise environment of metal shielded layer channel are analyzed, and the common modulation and demodulation techniques in power line carrier communication are introduced. Secondly, six kinds of simulation models are designed by using Matlab software to simulate and analyze the carrier communication system in shield layer. Six simulation models are designed by using 2FSK and DSSS techniques, and the BER curve of the model is obtained. Thirdly, the hardware circuit of power cable on-line monitoring system is designed, including power supply circuit, signal acquisition circuit, signal processing circuit and signal display circuit. Then, the software program of power cable on-line monitoring system is designed, which includes two parts: lower computer program and upper computer program. Finally, the designed on-line monitoring system is debugged and tested, the experimental waveform is measured and the experimental data are analyzed. The experimental results show that the system has the advantages of simple and convenient connection, low hardware cost and good monitoring effect. It is especially suitable for the signal transmission of underground buried power cables and early submarine power cables without composite optical fiber communication. The research in this paper has certain reference value for power cable on-line monitoring and distribution automation in urban residential areas.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(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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本文編號(hào)：2246909