基于光纤传感技术的高压电气设备温变故障监测预警系统

摘要

随着经济社会的不断发展，对电力的需求越来越高。在电力输送过程中，110kV变电站是主要的电力分配枢纽站。110kV变电站内的高压电气设备是主要设备，任何一个设备出现故障都将引起大面积停电事故，所以我们要加强对高压电气设备进行监测控制，保证其安全可靠运行。
　　高压变压器、高压断路器、高压开关等高压电气设备因其电压高、负载大、运行时间长等特点，往往容易发生故障。绝大多数的运行故障是由于高压电气设备接头接触或触点电阻变大、过负荷等导致它们接头温度过高而引发的。并且这种故障是从轻微到严重发展的，如果能在其发展阶段提前监测到，将会避免事故的发生。因此，对高压电气设备各个关键部位进行监测预警，可以提前发现和排除安全隐患。
　　本文以110kV变电站内高压开关柜为研究对象，设计了基于光纤FBG光栅传感技术的高压电气设备温度监测预警系统。该系统通过光纤光栅传感器监测到温度信号，经光纤温度监测仪将光信号解析成电信号，上传到上位机进行分析处理，在判别温变时的理论依据主要是BP神经网络与D-S证据理论的有效结合。在诊断过程中，主要依靠光纤FBG温度传感器获得的温度信息，与电气特征值，如电压、电流等信息，进行信息融合，通过MATLAB的仿真，获得了可靠，精准的诊断结果。从而实现了为高压电气设备的温变故障监测预警的功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的意义及应用前景

1．2 国内外对温变的研究方向

1．3 本课题的研究内容

第2章 高压电气设备故障处理方法

2．1 变电站内高压电气设备故障处理现状

2．2 变电站内电气设备的状态监测分析

2．3 变电站内高压电气设备温变故障分类

2．3．1 高压开关柜触点温变监测

2．3．2 高压电缆接头温变监测

2．3．3 高压断路器的温变监测

2．3．4 变压器的温变监测

2．4 本章小结

第3章 光纤温度监测系统中的单元模块

3．1 光纤传感技术

3．1．1 光纤发展及基本结构

3．1．2 光纤传感技术

3．1．3 光纤传感技术的特点

3．1．4 光纤光栅的形成及分类

3．1．5 布拉格光栅方式的测温原理

3．2 光纤光栅温度传感器在使用时的封装

3．2．1 高压开关柜内使用传感器安装方式

3．2．2 高压电缆接头处的安装方式

3．3 光纤光栅解调技术

3．3．1 匹配FBG可调滤波检测法

3．3．2 M-Z非平衡干涉仪解调法

3．3．3 可调窄带光源解调法

3．3．4 可调激光器解调系统

3．3．5 边缘滤波法

3．3．6 光纤F-P可调滤波器解调法

3．4 本章小结

第4章 人工神经网络和信息融合技术

4．1 信息融合技术

4．1．1 信息融合的基本原理

4．1．2 信息融合系统的模型和结构

4．1．3 信息融合要解决的几个关键问题

4．1．4 信息融合的主要技术和方法

4．2 用D-S证据理论

4．2．1 证据理论的基本概念

4．2．2 D-S证据理论的合成法则

4．2．3 D-S证据理论的判决规则

4．3人工神经网络

4．3．1 人工神经网络的原理

4．3．2 BP神经网络的算法

4．4 BP神经网络与D-S证据理论

4．4．1 融合方法的选择

4．4．2 融合结构的设计

4．5 本章小结

第5章 光纤温度监测系统与温变故障判别

5．1 光纤温度监测预警系统的结构

5．2 光纤温度监测系统的硬件设备

5．2．1 光纤光栅传感器

5．2．2 光纤连接器

5．2．3 光纤光栅温度监测主机

5．2．4 GPU通讯组件

5．2．5 F-P可调滤波器(FFP-TF2)

5．2．6 光纤测温系统的主要特点

5．3 高压开关柜温度监测

5．3．1 高压开关柜温度监测的手段

5．3．2 光纤传感器在高压开关柜内测温方法

5．3．3 高压开关柜温度监测点

5．4 高压开关柜内温变故障进行诊断方法

5．4．1 针对高压开关柜动静触头的温度监测

5．4．2 对监测到的温度用信息融合技术进行综合诊断

5．4．3 应用BP网络对故障基本可信度赋值

5．4．4 应用D-S证据理论对故障类型进行综合诊断

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

个人简历