電纜阻抗故障動態(tài)檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2021-06-28 08:01
在高鐵通信系統(tǒng)中,軌旁電子單元（Lineside Electronic Unit,LEU）設備通過電纜將列車控制中心的信息傳送至應答器,是實現(xiàn)車地通信的重要一環(huán)。因而,實時準確的電纜故障檢測是系統(tǒng)正常運行的可靠保障,并且可以大大減小系統(tǒng)的測試與維護成本。在LEU設備基礎上,本文采用阻抗法設計并實現(xiàn)了電纜故障動態(tài)檢測系統(tǒng),實時監(jiān)測應答器傳輸電纜終端的負載狀態(tài),能夠有效檢測出電纜開路以及短路故障狀態(tài)。本文完成的工作有:1按照鐵道部鐵路數(shù)字信號電纜的規(guī)定,搭建了應答器傳輸電纜的集總參數(shù)模型,并對不同故障狀態(tài)下的電纜阻抗進行分析,從理論出發(fā),采用阻抗法實現(xiàn)應答器傳輸電纜的故障檢測功能。2本文在綜合比對不同的阻抗測量方法后,采用電壓電流法來測量阻抗。在通過仿真分析后,采用快速傅里葉變換來動態(tài)實時地計算阻抗值。結合實際的應用需求,將阻抗計算轉換為電流幅值和相位的計算。3在分析歐洲應答器SUBSET-036規(guī)范后,設計了電纜阻抗故障動態(tài)檢測系統(tǒng)所依賴的硬件平臺。完成了信號輸出電路、電流采集電路、通信測試接口的設計與實現(xiàn)。并按照SUBSET-085的測試過程,對硬件的電氣特性做了驗證。4本文設計了基于...
【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖３＊４阻抗與電緶長度變化關系圖??圖３－４中左圖為阻抗模值與電纜長度變化關系圖
？Ｕ＾＊．?Ｋ／（ｌ?／Ｋｍ?Ｍ』神．｜Ｃ?Ｉｔ?／Ｋｍ??圖３＊４阻抗與電緶長度變化關系圖??圖３－４中左圖為阻抗模值與電纜長度變化關系圖。在開路狀態(tài)下，模值隨著??電纜長度增加而減小，而正常狀態(tài)和短路狀態(tài)下的阻抗模值隨著電纜長度增加而??增加。在電纜長度達到２．５ＫＭ時，開路狀態(tài)阻抗模值與正常狀態(tài)阻抗模值交叉，??因此，單一的阻抗模值不能很好區(qū)分電纜阻抗狀態(tài)。??閣３－４中右圖為阻抗輻免與電纜長度變化關系圖，３電纜終端短路時，阻抗??福角在〇°附近，相對穩(wěn)定。，電纜狀態(tài)正常時，阻抗齡角會有小幅下降，由－６°??Ｆ降到－丨２°左仏３屯纜終端開路時
??圖３－８中，低通濾波器輸出的Ｉ／Ｑ信號，即為電壓信號在Ｘ軸與Ｙ軸上的??直流電壓分量。通過采集１＾與１的直流分量，代入到式３－１２中，即可求得待測??阻抗的實部和虛部。??３．２．３反射法??反射法是根據(jù)入射信號與反射信號之間的反射系數(shù)來求解阻抗值。信號在電??纜傳輸過程中，遇到阻抗不匹配點時，會發(fā)生反射現(xiàn)象。反射波電壓與入射波電??壓的比值定義為反射系數(shù)ｒ：??ｒ?＝?—?（３－ｉ３）??Ｕｉ??式中，叫為反射波電壓，叫為入射波電壓，反射系數(shù)ｒ為復數(shù)形式。負載阻抗與??反射系數(shù)之間的關系由式３－１４給出１３６］：??ＺＬ?＝?Ｚ〇＾?（３－１４）??式中，為特性阻抗，一般為５００。反射法測試框圖如圖３－９所示：??入射???????１?信號????信號源一？功率分配器一？定向耦合器￣￣￣＊?ＤＵＴ????＜反射??參考?信號??信號?ｉ???？計算處理??圖３－９反射法測量示意圖??圖３－９中，信號源發(fā)射信號通過功率分配器分為兩路，一路發(fā)送給待測元件??ＤＵＴ，另一路用做入射參考信號。待測元器件的反射波可以通過定向耦合器篩選??出來，與入射信號做復數(shù)運算，可以計算出反射系數(shù)，代入到式３－１４中求解出??待測元件的阻抗值。??３．３阻抗測量方法選擇??在３．２節(jié)中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國智能高鐵自動駕駛技術應用進展[J]. 李紅俠. 鐵道標準設計. 2019(06)
[2]基于函數(shù)幅值和線路等分法的雙端故障定位研究[J]. 李澄,袁磊平,嚴慧,邵亮,張譽齡. 電力工程技術. 2018(04)
[3]基于時頻分析的鋰離子電池阻抗計算方法[J]. 張珺涵,王學遠,魏學哲. 電池. 2018(01)
[4]基于改進阻抗法的單相接地故障測距仿真[J]. 張建文,周鵬,陳煥栩. 電測與儀表. 2018(03)
[5]基于極值優(yōu)先過零檢測法的相量測量算法[J]. 劉鵬凱,李曉明,劉振盛,穆顯勇,劉英,王坤杰. 水電能源科學. 2017(10)
[6]地面電子單元LEU“C”接口監(jiān)測方案設計[J]. 潘長清. 鐵路通信信號工程技術. 2017(05)
[7]電力電纜故障測距綜述[J]. 劉靜. 通信電源技術. 2017(02)
[8]小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡的電路故障診斷[J]. 辛健,馬力. 現(xiàn)代電子技術. 2017(05)
[9]電流采集式軌旁電子單元整體結構設計與淺析[J]. 劉新. 黑龍江科技信息. 2016(22)
[10]Design of area and power efficient Radix-4 DIT FFT butterfly unit using floating point fused arithmetic[J]. Prabhu E,Mangalam H,Karthick S. Journal of Central South University. 2016(07)
博士論文
[1]基于時頻分析和復數(shù)域的模擬電路故障診斷研究[D]. 熊建.電子科技大學 2017
[2]基于時域反射原理的電纜測長若干關鍵技術研究[D]. 宋建輝.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]電力系統(tǒng)故障測距的研究與實現(xiàn)[D]. 夏建琪.揚州大學 2018
[2]基于FPGA的正弦信號相位差測量方法設計[D]. 黃付嶺.浙江工業(yè)大學 2017
[3]應答器電纜故障檢測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 王立丹.北京郵電大學 2017
[4]軌旁電子單元C接口信號傳輸特性的研究[D]. 王兢.北京交通大學 2013
[5]基于TMS320F2812的數(shù)據(jù)采集及電力電纜故障識別[D]. 鄒會榮.西安科技大學 2008
[6]電力電纜故障診斷與監(jiān)測[D]. 任艷霞.北京交通大學 2008
[7]基于FPGA的Morlet小波分析的BOTDR信號處理[D]. 黃斯陽.浙江大學 2007
本文編號：3253943
【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖３＊４阻抗與電緶長度變化關系圖??圖３－４中左圖為阻抗模值與電纜長度變化關系圖
？Ｕ＾＊．?Ｋ／（ｌ?／Ｋｍ?Ｍ』神．｜Ｃ?Ｉｔ?／Ｋｍ??圖３＊４阻抗與電緶長度變化關系圖??圖３－４中左圖為阻抗模值與電纜長度變化關系圖。在開路狀態(tài)下，模值隨著??電纜長度增加而減小，而正常狀態(tài)和短路狀態(tài)下的阻抗模值隨著電纜長度增加而??增加。在電纜長度達到２．５ＫＭ時，開路狀態(tài)阻抗模值與正常狀態(tài)阻抗模值交叉，??因此，單一的阻抗模值不能很好區(qū)分電纜阻抗狀態(tài)。??閣３－４中右圖為阻抗輻免與電纜長度變化關系圖，３電纜終端短路時，阻抗??福角在〇°附近，相對穩(wěn)定。，電纜狀態(tài)正常時，阻抗齡角會有小幅下降，由－６°??Ｆ降到－丨２°左仏３屯纜終端開路時
??圖３－８中，低通濾波器輸出的Ｉ／Ｑ信號，即為電壓信號在Ｘ軸與Ｙ軸上的??直流電壓分量。通過采集１＾與１的直流分量，代入到式３－１２中，即可求得待測??阻抗的實部和虛部。??３．２．３反射法??反射法是根據(jù)入射信號與反射信號之間的反射系數(shù)來求解阻抗值。信號在電??纜傳輸過程中，遇到阻抗不匹配點時，會發(fā)生反射現(xiàn)象。反射波電壓與入射波電??壓的比值定義為反射系數(shù)ｒ：??ｒ?＝?—?（３－ｉ３）??Ｕｉ??式中，叫為反射波電壓，叫為入射波電壓，反射系數(shù)ｒ為復數(shù)形式。負載阻抗與??反射系數(shù)之間的關系由式３－１４給出１３６］：??ＺＬ?＝?Ｚ〇＾?（３－１４）??式中，為特性阻抗，一般為５００。反射法測試框圖如圖３－９所示：??入射???????１?信號????信號源一？功率分配器一？定向耦合器￣￣￣＊?ＤＵＴ????＜反射??參考?信號??信號?ｉ???？計算處理??圖３－９反射法測量示意圖??圖３－９中，信號源發(fā)射信號通過功率分配器分為兩路，一路發(fā)送給待測元件??ＤＵＴ，另一路用做入射參考信號。待測元器件的反射波可以通過定向耦合器篩選??出來，與入射信號做復數(shù)運算，可以計算出反射系數(shù)，代入到式３－１４中求解出??待測元件的阻抗值。??３．３阻抗測量方法選擇??在３．２節(jié)中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國智能高鐵自動駕駛技術應用進展[J]. 李紅俠. 鐵道標準設計. 2019(06)
[2]基于函數(shù)幅值和線路等分法的雙端故障定位研究[J]. 李澄,袁磊平,嚴慧,邵亮,張譽齡. 電力工程技術. 2018(04)
[3]基于時頻分析的鋰離子電池阻抗計算方法[J]. 張珺涵,王學遠,魏學哲. 電池. 2018(01)
[4]基于改進阻抗法的單相接地故障測距仿真[J]. 張建文,周鵬,陳煥栩. 電測與儀表. 2018(03)
[5]基于極值優(yōu)先過零檢測法的相量測量算法[J]. 劉鵬凱,李曉明,劉振盛,穆顯勇,劉英,王坤杰. 水電能源科學. 2017(10)
[6]地面電子單元LEU“C”接口監(jiān)測方案設計[J]. 潘長清. 鐵路通信信號工程技術. 2017(05)
[7]電力電纜故障測距綜述[J]. 劉靜. 通信電源技術. 2017(02)
[8]小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡的電路故障診斷[J]. 辛健,馬力. 現(xiàn)代電子技術. 2017(05)
[9]電流采集式軌旁電子單元整體結構設計與淺析[J]. 劉新. 黑龍江科技信息. 2016(22)
[10]Design of area and power efficient Radix-4 DIT FFT butterfly unit using floating point fused arithmetic[J]. Prabhu E,Mangalam H,Karthick S. Journal of Central South University. 2016(07)
博士論文
[1]基于時頻分析和復數(shù)域的模擬電路故障診斷研究[D]. 熊建.電子科技大學 2017
[2]基于時域反射原理的電纜測長若干關鍵技術研究[D]. 宋建輝.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]電力系統(tǒng)故障測距的研究與實現(xiàn)[D]. 夏建琪.揚州大學 2018
[2]基于FPGA的正弦信號相位差測量方法設計[D]. 黃付嶺.浙江工業(yè)大學 2017
[3]應答器電纜故障檢測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 王立丹.北京郵電大學 2017
[4]軌旁電子單元C接口信號傳輸特性的研究[D]. 王兢.北京交通大學 2013
[5]基于TMS320F2812的數(shù)據(jù)采集及電力電纜故障識別[D]. 鄒會榮.西安科技大學 2008
[6]電力電纜故障診斷與監(jiān)測[D]. 任艷霞.北京交通大學 2008
[7]基于FPGA的Morlet小波分析的BOTDR信號處理[D]. 黃斯陽.浙江大學 2007
本文編號：3253943
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3253943.html
