基于自适应同步相关检测的电缆故障定位方法的研究

摘要

在城镇建设中,地埋电力电缆的使用越来越普遍。由于受环境腐蚀、绝缘层老化、人为破损以及电力电缆本身缺陷等因素的影响,地埋电力电缆故障时有发生。本文旨在研究一种用于检测地埋电力电缆故障点的定位方法。主要工作包括:
　　 分析课题的研究背景和电缆故障检测技术的发展趋势。介绍了电缆故障检测的基础理论知识,例如电缆的基本结构、故障产生的因为、故障的分类以及常用的故障测距方法。探讨了复杂环境下的微弱信号检测方法,例如,相关检测技术、数字滤波技术和自适应控制方法等等。
　　 在同步相关检测理论基础上,设计并制作了基于STC89C52R单片机控制的锁定放大器的电缆故障定位系统。系统主要包括信号源电路、键盘与显示电路、锁定放大电路等硬件电路模块。软件用C语言编写了相应的控制程序,最终实现了电缆故障的测距和定位系统。最后设计了两组实验,测试了系统的准确性和稳定性。
　　 本系统主要用于电缆的低阻和对地短路故障,在同步相关检测理论的基础上加入了自适应控制方法,以消除引入到系统的外部噪声以及系统自身的噪声,从而提取出测试信号的相关参数,计算出电缆故障点的位置。

目录

文摘

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第一章 绪论

§1.1课题研究的背景

§1.1.1电缆故障检测简介

§1.1.2电缆故障检测技术的发展趋势

§1.2复杂环境下的微弱信号检测

§1.2.1电缆故障检测的复杂环境

§1.2.2地埋电缆的等效模型

§1.3本文主要内容和结构

§1.3.1主要研究内容

§1.3.2本文的结构

第二章 相关检测技术的理论知识

§2.1相关检测的基本概念

§2.1.1相关函数

§2.1.2信号相关的含义

§2.1.3开关式相敏检波器

§2.2相关检测常用的电路模型

§2.2.1正弦信号同步相关模型

§2.2.2多谐波信号同步相关模型

§2.2.3异地同步相关检测模型

§2.3自适应相关检测方法

§2.3.1自适应滤波概述

§2.3.2自适应相关检测

第三章 电缆故障检测的基础知识

§3.1电缆的基本结构

§3.2影响电缆故障的主要因素

§3.3故障的分类

§3.4故障的粗测方法

§3.4.1电桥平衡法

§3.4.2低压电桥电压反馈法

§3.4.3低压脉冲反射法

§3.4.4高压闪络法

§3.4.5二次脉冲法和多次脉冲法

§3.5故障的精确定位方法

§3.5.1声磁同步定位法

§3.5.2跨步电压定位法

§3.5.3路径测量原理

第四章 自适应同步相关检测电缆故障定位仪的研制

§4.1系统硬件结构

§4.2 STC89C52RC微控制器

§4.3键盘与显示模块

§4.4信号源的产生

§4.4.1如何选择信号源

§4.4.2交流方波信号源的产生框图

§4.4.3模块供电

§4.4.4微分电路

§4.4.5 TL494脉宽调制电路与直流开关电源

§4.4.6光耦隔离电路

§4.5锁定放大器的设计

§4.5.1信号接入

§4.5.2第一级程控放大

§4.5.3相关乘法电路

§4.5.4模拟积分电路

§4.5.5第二级程控放大

§4.5.6限幅监测电路

§4.6 AD采样电路

§4.7系统的软件设计

§4.7.1 Keil uVision3集成开发环境

§4.7.2系统软件流程

§4.7.3状态机编程技巧与事件结构

第五章 结果与分析

§5.1设计的实现方式

§5.2实验数据与分析

结束语

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果