基于分布式光纤的电缆温度监测系统及其数据处理研究

摘要

电力电缆在电力系统中特别在城市配电网中应用愈来愈广，然而电力电缆在高电压、强电场、大电流以及复杂环境条件下，由于铜损、介质损耗发热会导致电缆温度升高、绝缘老化和恶化加剧，因此通过监测电缆温度来实现监测电缆绝缘性，是预防电网故障和保障电网安全运行的重要手段。
　　 本文基于光时域反射原理和后向拉曼散射原理，利用微型计算机、windows操作系统、labview平台，SQL server数据库设计了一个分布式光纤测温软件系统，完成对输电电缆温度的测量，并通过获得的温度判断其绝缘状态，实现电缆的全寿命管理。由于分布式光纤温度传感系统输出信号小，受干扰影响大，如何消除白噪声，提高温度测量精度，是高精度测温系统存在的难题。对此，本文采用了基于小波多分辨分解的HRP算法的快速实现方法和累积平均算法相结合，对采样信号进行处理，有效地抑制噪声，减少了系统的运算时间，提高了测温系统的精度和稳定性。
　　 最后，论文对分布式光纤测温系统及数据处理技术进行仿真验证，利用labview和matlab软件分别进行了监测系统设计和算法仿真分析，得到的温度曲线，表明了该技术的有效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外电缆监测技术状况

1.2.1 电缆监测技术的发展

1.2.2 现有电缆绝缘监测技术的特点

1.2.3 分布式光纤温度监测系统的研究现状

1.3 光纤温度传感技术中的噪声干扰

1.4 课题主要工作

第二章 基于光纤的电缆温度监测系统设计

2.1 光纤测温原理

2.1.1 自发拉曼散射的机理

2.1.2 关于自发拉曼散射的描述

2.1.3 光时域发射原理

2.1.4 分布式光纤温度传感原理

2.1.5 光纤测温技术

2.1.6 测温系统的相关技术指标

2.2 分布式光纤测温系统

2.2.1 labview平台

2.2.2 信号处理功能模块

2.2.3 数据的存储、管理模块

2.2.4 温度显示输出模块

2.2.5 报警模块

2.3 电缆绝缘状态监测系统

2.3.1 系统测温

2.3.2 温度信号处理

2.3.3 电缆绝缘状态监测

2.3.4 电缆的全寿命管理

第三章 基于改善的小波分析在电缆温度数据上的去噪

3.1 小波变换的理论与特点

3.2 小波消噪原理

3.3 利用改善的小波变换去噪声的理论依据

3.3.1 算法的基本思想

3.3.2 小波变换模极大值

3.3.3 白噪声小波变换模极大值随尺度的传播特性

3.3.4 母函数的选取

3.3.5 电缆故障点检测信号白噪声抑制算法

3.4 利用多分辨小波分解算法实现HRP的快速分解

3.4.1 利用多分辨小波分解算法实现HRP的快速分解的参数

3.4.2 基于小波分解快速算法的HRP算法快速实现步骤

3.5 改善的小波分析去噪基本步骤

3.6 电缆温度信号的小波多尺度分析仿真

第四章 电缆温度监测的仿真分析

4.1 程序的设计

4.2 仿真结果分析

4.2.1 对正常运行电缆温度仿真分析

4.4.2 对含故障点的电缆温度仿真分析

第五章 电缆温度监测系统的软件设计

5.1 绝缘性能诊断程序

5.2 界面设计

结论与展望

参考文献

致谢

附录（作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文）