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39400字硕士毕业论文电力电缆障碍物分析与诊断技术研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39400字
论点:故障,电缆,接地
论文概述:

本文以电力电缆故障为主要研究对象,利用故障树和FMECA相关分析方法,总结分析故障产生的原因。仿真确定电缆故障的基本特征,结合小波和神经网络等理论,对电力电缆故障进行诊断及定位

论文正文:

介绍

1.1课题的研究背景和意义
随着中国国民经济的快速发展,工业发展也日益强劲,电力工业也通过工业发展取得了长足的进步。电力工业是工业的基础,工业的发展离不开电力工业的支持。电力系统的安全可靠运行对工业乃至国民经济的发展起着不可替代的作用,越来越多地应用于城市输配电网络中的电力电缆。随着我国城市化的不断发展,越来越多的人涌向人口稠密、交通堵塞的城市地区。土地资源面临着严峻的问题,这就要求配电网占用越来越少的空间,减少其对城市化和土地资源的影响。随着人们生活质量的提高,对配电网供电质量和可靠性的要求越来越高。传统的机架空线占据了太多的地面空空间。当天气相对恶劣时,特别是在雷暴中,由于暴露的输电线路,事故频繁发生。作为另一种运输工具,电力电缆比机架空线11]具有明显的优势,例如占地面积小,直埋电缆可容纳多条电缆线路。受自然环境影响小,运输可靠性高。大部分埋在地下,不受天气影响,这不仅提高了对人身安全的保护,而且大大减少了日常维护。由于上述优势,电力电缆线路逐渐取代了机架空线路,在配电网中的比重越来越大。然而,由于电缆线路长期埋在地下,长期运行后容易受到外力破坏。电缆线路的绝缘部分长时间直接受到土壤、水分或湿气的影响,容易遭受腐烂蜡烛造成的绝缘缺陷,最终导致电缆绝缘击穿[2】。为了阐明电缆故障的发展过程,电缆故障可分为早期电缆故障和永久性电缆故障。早期电缆故障是由绝缘老化引起的,容易发生局部放电。在外力和化学物质等一系列影响下,绝缘失效无法恢复,是永久性的减速失效。如图1.1所示,随着电缆运行时间的延长,电缆的绝缘电阻开始缓慢下降,这将导致安全隐患。当绝缘损坏且发生局部放电时,有必要及时更换电气性能。否则,将导致电缆绝缘电阻的不断下降,并进一步发展成为永久性电缆故障
1.2电力电缆故障分类和测试方法。
确保电力电缆安全可靠运行的前提是检测电力电缆的绝缘情况。在过去,必须先停止电源故障,然后才能修理电源线。换句话说,它是一种离线检测技术,既费时又费力,而且停电造成的损失也非常巨大。近年来,由于电力供应的不断增加,传统方法暴露出的问题已经不能满足当前电力系统发展的要求。电力电缆的在线检测技术是实现电力电缆维修的必要条件。通过使用有效的故障分析方法,发现电力电缆绝缘的特征信号,判断是否发生绝缘击穿,然后及时采取相应的应急措施,防止和减少故障造成的损失(4)。电力电缆故障分析与诊断技术的研究必将对电力系统的安全运行和电缆使用寿命的延长带来重大意义。

[3]

1.2.1电力和电力一般故障分类
经过长期运行,电缆故障的原因复杂多样。根据电力互联的常见故障性质,故障可分为以下几类:基于故障树和FMECA分析的
2电力电缆故障分析。:
(1)按故障位置分类:电缆本体故障和性能联合故障。当电缆被外力损坏时,电缆本体故障的概率相对较高,而当故障电缆被非外力损坏时,故障往往发生在电缆接头处。
(2)根据故障现象分类:闭合故障和开路故障。然而,当确定故障点时,将更容易找到灵活的故障。
(3)根据故障时间分类:操作故障和测试故障。操作故障是由于电缆操作过程中绝缘击穿或燃烧引起的保护器动作导致的电源故障。测试失败是指在预防性测试期间由于绝缘不良或绝缘击穿而需要断电维护的失败。
(4)按接地现象分类:相间故障、开路故障、单相接地故障和多相接地故障等。最常见的故障通常是单相接地故障,多相接地故障主要由单相接地故障引起,而相间故障和开路故障很少发生。
(5)根据绝缘电阻或铁芯状况分类:短路(低电阻)故障、开路故障、高阻故障、闪络故障等。

[5]

2.1简介
电力电缆线路作为电力系统的重要组成部分,主要负责电能的传输和分配,其功能直接影响电力系统的正常运行。电力电缆的使用寿命主要与电缆的结构设计、附件材料的选择、电缆的安装和敷设、加工和制造技术以及[17]的运行条件密切相关。由于电缆生产质量、施工不当、运行维护不良等诸多因素,电缆故障会造成巨大的经济损失,甚至威胁人身安全。本章总结了电力电缆故障的可能原因,并利用故障树和FMECA分析对电力电缆故障进行分析,对可能出现的故障进行分析、评估和预测,从而最大限度地降低电缆故障的可能性,为故障诊断提供科学依据。

2.2电力电缆故障的原因
电力电缆故障的原因通常是多种因素共同作用的结果。处理不当将导致频繁的电气事故和相当大的损坏。因此,有必要分析电缆故障的原因。结合对各种电缆故障的分析和总结,故障原因主要分为以下几类:

(1)机械损坏
机械损坏是电缆故障的主要原因,占所有故障的57%。由于容易识别,主要分为以下几类:一是直接受到外力破坏,如城市建设中作业频繁,地下线路管理不善,导致电力电缆外力破坏事故;二是施工损坏,如绝缘层损坏造成电缆弯曲过渡,机械牵引过大使中间接头断裂等。;三是外部自然力造成的破坏,如地面沉降和滑坡引起的拉力过大导致中间接头或索体断裂,低温导致的索或附件冻结。

(2)过电压
过电压主要分为大气过电压(雷击)和电缆内部过电压。正常情况下,绝缘良好的电缆能承受3?4 .大气过电压或操作过电压,但实际故障分析表明,许多电缆终端在被雷击时被击穿并不少见,也就是说,电缆超过耐受电压值而导致电缆绝缘击穿。这种电缆绝缘击穿的主要原因如下:第一,电缆屏蔽层内部有遗漏或标记;其次,电缆绝缘已经严重老化。第三,电缆绝缘层中有杂质和气泡,[18]。

3 10kV系统电缆接地故障特征分析与研究.........19
3.1导言.........19
3.210千伏配电网中性点接地.........19
3.2.1中性接地.........19
3.2.2通过彼得森线圈的中性接地.........20[/溴/] 3.2.3小电阻中性接地.........20 [/BR/] 3.3仿真模型建立及参数选择.........23[/溴/] 3.4通过小电阻接地系统的中性接地.........25 [/BR/] 3.5本章摘要.........基于小波分析和神经网络的32
4电缆.........34
4.1导言.........34
4.2基于小波分析的电缆故障特征.........34
4.2.1小波包分析理论.........34
4.2.2电缆故障特征信号的提取.........36
4.3基于径向基神经网络的电缆故障诊断.........37
4.3基于径向基神经网络的电缆故障诊断.........37
4.3.1神经网络理论.........37
4.3.2径向基函数网络结构.........38
4.3.3电缆故障诊断中的神经网络.........40
4.4网络建设和诊断结果分析.........40
4.4.1故障识别子网仿真分析.........41
4.4.2故障定位子网仿真分析.........43
4.5本章摘要.........46

结论

随着城市化的不断发展和电力工业的不断发展,电力电缆的应用越来越受到重视。为了降低电缆故障的频率和不必要的损耗,电缆故障的分析和诊断成为当前研究的热点。本文以电力电缆故障为主要研究对象。在总结电力电缆故障类型及其原因的基础上,结合故障树和FMECA综合分析方法,建立了电力电缆接地故障仿真模型,并对电缆故障特征进行了分析。最后,基于小波分析和神经网络理论,对电力电缆的故障诊断和定位进行了研究。本文的主要内容如下:
(1)结合电缆故障的原因和特点,对电缆故障树进行定性分析,找出所有可能导致电缆故障的最小割集。随后,利用FMECA分析方法对故障树的最小割集进行细化和扩展,并从故障模式、影响和危害程度等多方面进行评价和预测,为提高电缆运行的可靠性提供科学依据。
(2)通过对10kV配电网中性点不同接地方式的分析比较,选择中性点通过小电阻接地方式模拟电缆故障。以单相接地故障为主要对象,以三磷酸腺苷-EMTP软件为仿真平台,研究电缆故障的基本特征以及不同故障因素对故障特征的影响,为后续故障检测提供依据。
(3)“松散”径向基函数小波神经网络用于识别和定位电缆故障。利用小波包分析提取故障特征信号作为神经网络的输入,分别对故障识别和故障定位两个子网络进行训练和测试,从而能够准确诊断电缆故障,有效实现故障电缆检测。

参考
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