土壤直埋电力电缆实时动态载流量评估系统设计

摘要

土壤直埋敷设方式是目前电力电缆主要的敷设方式之一。电力电缆的载流量是其设计、运行的重要参数，如果载流量过大，将会降低电缆的使用寿命;如果过小，则会造成电力资产的浪费。电力电缆载流量与其敷设环境密切相关，而环境参数又是实时动态变化的。因此，实时动态载流量的准确评估变得十分重要。
　　由于电力电缆载流量受实时环境参数的影响，本文对电力电缆实时载流量的评估方法和实时环境因子监测这两方面做了研究，搭建了土壤直埋电力电缆实时动态载流量评估系统，实现了对环境参数的实时监测、传输和显示，并结合软件完成了载流量的计算，为电力部门提高电力资产利用率和可靠性提供了有效的指导。具体研究内容如下:
　　1)利用Bessel函数建立了土壤直埋电力电缆电磁损耗计算模型并计算了缆芯和金属护套的电磁损耗。
　　2)利用GPRS模块、STM32F4开发板和传感器，基于C语言设计了环境因子实时监测系统，实现了对温度、湿度、风速、光照强度的实时采集和传输功能。
　　3)通过对比发热管试验和有限元计算结果，证明了有限元在土壤直埋电力电缆群温度场计算中的有效性。
　　4)利用环境因子实时监测系统，结合有限元和迭代法完成了实时载流量的评估方案，为整个评估系统提供了理论上的支持。
　　5)利用VB及有限元仿真软件ANSYS，设计了一套实时动态载流量评估的软件，实现了对环境参数的接收、显示和载流量计算的功能。
　　通过分析地表空气温度、回填土、排列方式和接地方式、回路数、土壤热阻系数、埋深、回路间距对土壤直埋电力电缆载流量的影响，总结出了各因素对载流量的影响规律，其结论为电力部门提高电力电缆的利用率和保证电力电缆长期安全稳定的运行提供了指导性的建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2．1 载流量计算综述

1．2．2 电力电缆温度场和载流量评估方法现状

1．2．3 电缆载流量计算软件现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 实时动态载流量评估方案

2．1 电力电缆分类和选择

2．2 交联聚乙烯电力电缆结构

2．3 敷设方式及排列方式

2．4 接地方式

2．5 电力电缆的发热及散热因素

2．5．1 电力电缆电磁损耗计算

2．5．2 电力电缆的散热因素

2．6 土壤直埋电力电缆温度场计算模型

2．7 评估系统整体方案介绍

2．8 本章小结

第3章 土壤直埋电力电缆群载流量数值计算

3．1 载流量计算方法

3．2 直埋电缆群温度场有限元计算方法验证

3．3 本章小结

第4章 环境因子实时监测系统

4．1 硬件系统方案

4．2 硬件选择和设计

4．2．1 温度传感器

4．2．2 湿度传感器

4．2．3 风速传感器

4．2．4 光照传感器

4．2．6 GPRS模块

4．3 本章小结

第5章 上位机软件设计

5．1 相关软件介绍

5．1．1 仿真软件介绍

5．1．2 开发工具和开发环境的选择

5．1．3 数据库选择和连接

5．2 软件设计总体思路

5．3 评估系统上位机软件设计

5．3．1 主界面窗体设计

5．3．2 添加电缆界面窗体设计

5．3．3 新建电缆界面窗体设计

5．3．4 电缆参数修改界面设计

5．3．5 电缆敷设条件界面设计

5．3．6 全部电缆回路显示界面设计

5．3．7 环境参数采集界面设计

5．4 本章小结

第6章 载流量影响因素分析

6．1 地表空气温度对载流量的影响

6．2 回填土对载流量的影响

6．3 排列方式和接地方式对载流量的影晌

6．4 回路数对载流量的影响

6．5 土壤热阻系数对载流量的影响

6．6 埋深对载流量的影响

6．7 回路间距对载流量的影响

6．8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢