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基于虚拟仪器的电力电缆故障测距系统的研究

王星海  
【摘要】:电力电缆具有安全、可靠、美化城市布局等优点,在当前的电力系统中获得了越来越广泛的应用。但在运行中由于各种因素的影响,电力电缆也会发生故障。快速排除故障对提高电力系统供电可靠性具有重要作用。加快线路恢复供电,减小因停电而给用户造成的经济损失,具有很大的经济效益。 目前在电力电缆故障测距中广泛地采用行波法,其优点是可靠性在理论上不受故障类型的影响。传统的测距仪器主要是基于单片机开发,通过光标的移动,能直接从显示屏上读出故障距离。缺点为采用汇编语言设计程序,计算分析功能弱,测距正确性差,误差也较大。测距是否正确较多地依靠人的经验,智能化程度较低,故障定位时各种干扰和接头的反射也给故障点的识别和定位带来困难。此外仪器的功能由厂家定义、用户无法改变。如何提高测距的正确性,进而减小测距误差是本文的研究目的和中心。 随着计算机技术的飞速发展以及虚拟技术的引入,80年代末期在传统仪器产业领域诞生了虚拟仪器的概念。虚拟仪器实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。它通过应用程序将普通计算机与硬件功能模块结合起来,为用户实现不同的测量功能提供硬件支持。用户可以通过友好的仪器面板界面来操作这台计算机,完成对被测试量的采集、分析、显示和数据存储等功能,就像在操作自己定义、自己设计的一台单个仪器一样。虚拟仪器作为计算机技术和现代仪器技术相结合的产物,实现了传统仪器测量理论和测量方法上的革命性突破。 本文在广泛阅读和深入研究虚拟仪器的基础上,自行设计开发了基于虚拟仪器的电力电缆故障智能测距系统。虚拟仪器中硬件的主要功能是获取故障信号,软件才是此系统的关键。结合电力电缆故障测距的特点,给出了基于虚拟仪器的数字化测量系统的总体原理。设计了包括仪器初始化、参数设置、数据采集、数据显示以及数据处理等模块的软件系统。在数据处理模块中引入了小波变换和自相关分析理论。其根本出发点是在多尺度变换下进行信号消噪,达到了还原真实的故障信号的目的,通过自相关分析得出约束条件。由于信号奇异点与模极大值一一对应的特性,在多尺度变换下对于故障信号进行准确识别和定位,从而准确计算出故障距离。 整个系统的结构合理、性能可靠、集成度高、安装方便,充分体现了虚拟化的测量仪器的优点。同时该系统可以配合笔记本电脑并外接独立电源,在野外也


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