本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵的GIS觸頭溫度多點(diǎn)分布式測量系統(tǒng)研制

  更多相關(guān)文章： GIS 觸頭溫度 多物理場耦合 光纖光柵 多點(diǎn)分布式 擬合算法

【摘要】：GIS設(shè)備以其小型化、可靠性高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。但是其密封嚴(yán)、體積小、電流大等結(jié)構(gòu)與工況特點(diǎn),導(dǎo)致當(dāng)GIS設(shè)備觸頭接觸不良時(shí)容易引發(fā)觸頭過熱現(xiàn)象,從而造成短路等重大事故。與測量回路電阻和局放在線監(jiān)測等觸頭狀態(tài)輔助監(jiān)測方法、紅外輻射技術(shù)、紅外熱診斷技術(shù)等GIS測溫方法相比,光纖光柵測溫技術(shù)具有體積小、精度高、可定點(diǎn)測量、不受電磁干擾、不對GIS電磁場產(chǎn)生影響、不威脅GIS運(yùn)行安全性等優(yōu)點(diǎn),是近年來GIS觸頭溫度監(jiān)測技術(shù)研究熱點(diǎn)。GIS溫度分布規(guī)律不明確是光纖光柵測溫技術(shù)應(yīng)用于GIS觸頭溫度監(jiān)測的主要技術(shù)瓶頸。針對這一難題本文在電磁場-流體場-溫度場理論的基礎(chǔ)上,建立了GIS多物理場耦合數(shù)學(xué)模型,并分別對GIS隔離開關(guān)和母線簡化后進(jìn)行仿真計(jì)算,揭示了GIS電磁場及溫度場的基本分布情況,為光纖光柵溫度傳感器的安裝位置提供參考。以GIS母線為原型,在多物理場耦合的基礎(chǔ)上施加多重邊界條件,分析了內(nèi)部負(fù)荷電流和外部氣候因素對GIS溫度場的影響,結(jié)果表明：導(dǎo)體和外殼溫度增長率隨著負(fù)荷增大；環(huán)境溫度的改變導(dǎo)致GIS溫度近似線性變化;太陽輻射顯著改變GIS溫度分布規(guī)律,隨著光照增強(qiáng),外殼最熱點(diǎn)逐漸向太陽直射方向偏移；風(fēng)速對內(nèi)部導(dǎo)體溫度的影響受SF6導(dǎo)熱能力限制,當(dāng)外殼溫度降到接近環(huán)境溫度時(shí),導(dǎo)體溫度不在隨著風(fēng)速增加而減小。為了測試光纖光柵溫度傳感器的測量特性和驗(yàn)證GIS仿真計(jì)算結(jié)果的正確性,本文搭建了GIS測溫實(shí)驗(yàn)平臺,遴選了適用于GIS測溫的光纖光柵溫度傳感器和解調(diào)儀,制定了光纖光柵溫度傳感器標(biāo)定方案和GIS測溫實(shí)驗(yàn)方案。多組對比實(shí)驗(yàn)表明光纖光柵溫度傳感器靈敏度和準(zhǔn)確度較高,滿足GIS測溫要求,GIS測溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果整體趨勢一致,相對誤差較小,仿真模型和結(jié)果正確可靠。以外殼溫度反推觸頭溫度的算法是光纖光柵測溫的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本文在仿真和實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果基礎(chǔ)上,提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、支持向量機(jī)算法和經(jīng)驗(yàn)公式法,三種方法的計(jì)算結(jié)果和實(shí)測值對比表明算法的有效性。最后提出了GIS觸頭溫度多點(diǎn)分布式測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,并通過Lab VIEW開發(fā)了觸頭溫度多點(diǎn)分布式預(yù)測系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：GIS 觸頭溫度 多物理場耦合 光纖光柵 多點(diǎn)分布式 擬合算法
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH811;TM595
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題的背景及意義11
• 1.2 GIS觸頭溫度監(jiān)測研究進(jìn)展11-16
• 1.2.1 輔助監(jiān)測方法12-13
• 1.2.2 紅外輻射測溫技術(shù)13-14
• 1.2.3 紅外熱診斷技術(shù)14-15
• 1.2.4 光纖光柵(FBG)測溫技術(shù)15-16
• 1.3 FBG監(jiān)測GIS觸頭溫度監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢及主要難點(diǎn)16-17
• 1.3.1 FBG監(jiān)測GIS觸頭溫度的優(yōu)勢16
• 1.3.2 FBG監(jiān)測GIS觸頭溫度的主要難點(diǎn)16-17
• 1.4 本文主要內(nèi)容17-19
• 第2章 基于有限元分析的GIS溫度多場耦合數(shù)值計(jì)算19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 GIS多物理場耦合數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.2.1 數(shù)值計(jì)算軟件選取19-20
• 2.2.2 電磁場-流場-溫度場耦合過程20
• 2.2.3 電磁場數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.2.4 穩(wěn)態(tài)流場-溫度場數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3 GIS隔離開關(guān)耦合場數(shù)值計(jì)算22-28
• 2.3.1 GIS隔離開關(guān)數(shù)值計(jì)算物理模型簡化22-24
• 2.3.2 GIS隔離開關(guān)數(shù)值計(jì)算邊界條件設(shè)置24-25
• 2.3.3 GIS隔離開關(guān)數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析25-28
• 2.4 GIS母線耦合場數(shù)值計(jì)算28-31
• 2.4.1 GIS母線數(shù)值計(jì)算物理模型簡化28-29
• 2.4.2 GIS母線數(shù)值計(jì)算邊界條件設(shè)置29-30
• 2.4.3 GIS母線數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析30-31
• 2.5 GIS溫度分布影響因素分析31-37
• 2.5.1 負(fù)荷電流32
• 2.5.2 環(huán)境溫度32-33
• 2.5.3 太陽輻射33-35
• 2.5.4 風(fēng)速35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第3章 GIS光纖光柵測溫實(shí)驗(yàn)平臺及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 光纖光柵傳感器及解調(diào)儀遴選39-43
• 3.2.1 光纖光柵傳感基本原理39-40
• 3.2.2 光纖光柵傳感器的遴選40-42
• 3.2.3 光纖光柵解調(diào)儀的遴選42-43
• 3.3 GIS測溫實(shí)驗(yàn)平臺搭建43-47
• 3.3.1 GIS測溫實(shí)驗(yàn)裝置43-44
• 3.3.2 光纖光柵傳感器安裝位置選擇44-47
• 3.4 光纖光柵溫度傳感器的標(biāo)定47-48
• 3.4.1 光纖光柵溫度傳感器標(biāo)定方案47
• 3.4.2 光纖光柵溫度傳感器標(biāo)定結(jié)果47-48
• 3.5 GIS測溫實(shí)驗(yàn)與仿真對比分析48-50
• 3.5.1 GIS穩(wěn)態(tài)測溫實(shí)驗(yàn)方案48
• 3.5.2 GIS隔離開關(guān)測溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果48-49
• 3.5.3 GIS母線測溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-50
• 3.5.4 誤差分析50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 GIS觸頭溫度預(yù)測算法及分布式測量系統(tǒng)研制51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 GIS觸頭溫度預(yù)測算法51-57
• 4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法51-55
• 4.2.2 支持向量機(jī)算法55-56
• 4.2.3 經(jīng)驗(yàn)公式法56-57
• 4.3 基于光纖光柵的GIS觸頭溫度多點(diǎn)分布測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-60
• 4.3.1 硬件系統(tǒng)57-58
• 4.3.2 軟件系統(tǒng)58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 附錄68-69
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表(錄用)的主要論文目錄68
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間負(fù)責(zé)或參研的主要科研項(xiàng)目68-69
• 致謝69

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;新型光纖光柵2×2矩陣計(jì)算模型[J];中國計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào);2001年02期

2 ;光纖光柵震動(dòng)傳感的匹配檢測[J];中國計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào);2001年02期

3 劉勇,孔德清,趙肇雄;一種特殊啁啾摩爾光纖光柵透射譜的分析[J];光學(xué)儀器;2004年06期

4 胡曙陽,何士雅,趙啟大,田大偉,邵晴,王智群,董波;一種光纖光柵氣壓調(diào)諧方法[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

5 陳海清,黃飛;光纖光柵測力環(huán)及其應(yīng)用[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年05期

6 陸錚;光纖光柵用于木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)[J];住宅科技;2005年11期

7 周智;李冀龍;歐進(jìn)萍;;埋入式光纖光柵界面應(yīng)變傳遞機(jī)理與誤差修正[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

8 殷金堅(jiān);劉光達(dá);;聲光濾波原理在光纖光柵中的應(yīng)用[J];電光與控制;2006年04期

9 褚佩華;;光纖光柵火災(zāi)自動(dòng)探測系統(tǒng)應(yīng)用于石化企業(yè)[J];電氣時(shí)代;2006年07期

10 于志輝;余重秀;王葵如;王旭;顏玢玢;陳卓;李安儉;;直流切趾對光纖光柵特性的影響[J];光學(xué)精密工程;2006年06期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳熙源;;光纖光柵在測量技術(shù)的應(yīng)用[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對策（下冊）[C];2002年

2 史巍巍;胡婷婷;;光纖光柵探測超聲波的研究現(xiàn)狀淺析[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 黃銳;蔡海文;方祖捷;陳高庭;;調(diào)節(jié)光纖光柵參數(shù)的一種新方法[A];全國第十次光纖通信暨第十一屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2001）論文集[C];2001年

4 周文;陳抗生;章獻(xiàn)民;葉險(xiǎn)峰;;光纖光柵的研究與發(fā)展[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊）[C];1999年

5 章獻(xiàn)民;陳抗生;;光纖光柵在微波毫米波光子學(xué)中的應(yīng)用[A];2001年全國微波毫米波會(huì)議論文集[C];2001年

6 文慶珍;黃俊斌;趙培仲;;封裝聚合物對光纖光柵壓力傳感增敏的影響[A];2004年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文集[C];2004年

7 劉全;吳建宏;陳剛;方玲玲;;用于制作光纖光柵相位掩模的衍射特性分析[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 鄭偉;卓仲暢;蘇雪梅;于永森;張玉書;;利用取樣光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)變和溫度同時(shí)測量[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

9 孫偉民;趙磊;姜富強(qiáng);相艷榮;劉志海;;熒光光纖光柵的制作與測試研究[A];江蘇、山東、河南、江西、黑龍江五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)'05年會(huì)論文集[C];2005年

10 姜富強(qiáng);趙磊;孫偉民;朱玉華;李金娟;;載氫光纖光柵退火特性研究[A];江蘇、山東、河南、江西、黑龍江五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)'05年會(huì)論文集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 楊鳳鳴;神奇的光纖光柵[N];中國電力報(bào);2004年

2 特約記者 金紅;三項(xiàng)地災(zāi)監(jiān)測儀獲國家專利[N];中國國土資源報(bào);2011年

3 盧慶儒;高速光纖傳輸應(yīng)用中元件技術(shù)趨勢(4)[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張業(yè)斌;基于光學(xué)加熱的新型光纖光柵折射率傳感器的研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 姜暖;用于光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的光纖光柵陣列和新型光柵器件研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 張金濤;光纖光柵傳感器復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 張曉強(qiáng);光纖中渦旋光束的產(chǎn)生與調(diào)控研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

5 姚爽;光纖光柵激光器及其傳感應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2016年

6 陳哲敏;光纖光柵動(dòng)態(tài)應(yīng)力和折射率傳感研究[D];浙江大學(xué);2008年

7 孫偉民;基于熒光光纖光柵的應(yīng)變與溫度同時(shí)測試技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

8 王國東;啁啾光纖光柵的優(yōu)化設(shè)計(jì)與光纖光柵模擬軟件的開發(fā)[D];吉林大學(xué);2006年

9 姜莉;光纖光柵寫入及其應(yīng)用研究[D];南開大學(xué);2005年

10 楊亦飛;工程化光纖光柵傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D];南開大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 彭李;基于光纖光柵應(yīng)變樁的邊坡結(jié)構(gòu)監(jiān)測與穩(wěn)定性灰色模型研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 周豐洲;相位取樣型光纖光柵多信道幅頻與相頻濾波性能研究[D];西南交通大學(xué);2014年

3 孫高盼;基于光纖光柵的鋼軌溫度力監(jiān)測技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 姜紅;光纖光柵測試技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2015年

5 陳韓彬;基于CDMA技術(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

6 武威;基于光纖光柵的電流傳感器研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

7 賈曼;基于啁啾相移光纖光柵的光纖激光器的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

8 于坤江;光纖光柵制作技術(shù)及應(yīng)用的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

9 李明浩;超長光纖光柵寫入系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

10 邊玉騰;基于相移光纖光柵的D型聚合物電光調(diào)制器的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

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本文編號：1093789