高压输电线路远程监测研究

【摘要】：论文从分析架空高压输电线路的常见故障原因出发，总结出架空高压输电线路的故障大多数发生在线路的连接处。提出了利用电缆接头温度参数来判断高压输电线路运行状态的方案。利用光纤温度传感器不受周围环境电磁场干扰以及耐高压的特性可靠地将温度信号在需要时适时采集下来，再利用目前新兴的无线激光通信技术将温度数据传送到远方，实现了高压输电线路远程在线监测。解决了特殊地形、地貌及有线通信难以实现和机动性要求较高的场所的通信问题，弥补了目前高压输电线路在线监测手段的不足。系统安装便捷、通信频率不受管制，可以大大提高高压输电线路巡线的效率，提高故障预研的准确性，为输电线路的预防性维护提供了强有力的依据。 论文概述了大气激光通信系统的基本模型、原理以及发展和应用状况，并依此给出了一种简易无线光通信系统的原理、构成、编码、调制／解调以及通信协议，解决了其关键技术，完成了通信设备的安装、调试。将光纤温度传感器测温技术与激光大气通信技术相结合实现高压输电线路远程在线监测是本论文的创新点。该方案稍加改动就可应用于其他设备的远程监控，具有广泛地推广价值。 文中以简易无线光通信系统为研究核心，简要介绍了大气信道对光通信系统的影响。通信端机主要围绕光源的选择，半导体激光器波长、功率的设计，半导体激光器的驱动电路设计，光路设计，电源系统设计等部分进行了仔细研究，详细介绍了光电PIN探测器的工作原理，前置放大器和主放大器的设计，杂散光以及背景光的滤波设计，电子线路的抗干扰设计，并且给出了实现方法。分析了直接探测的噪声、信噪比性能、噪声等效功率NEP、灵敏度的影响等，给出了探测阈值的设计方法。 系统在硬件设计上选用C8051F系列单片机来实现发射机和接收机系统的控制，实现了单片机(发送、接收机)之间利用无线光信号的通信以及与PC机通过USB口的通信。上位机应用程序采用VC++6.0实现，下位机所有程序采用Keil C51实现。在实验室进行了2400速率的通信实验，完成了设计指标。最后给出了系统设计的不足以及提出了后续工作有待完善的问题。