(广西电网有限责任公司南宁供电局530000)
摘要:近些年来,随着信息技术及社会经济的快速发展,人们对电力也具有更多的需求。本文在社会大背景下对基于双调制波的电力电缆识别技术进行分析,对双调制波识别技术以及发射端和接收端设计要点进行介绍,最后对系统关节设计流程进行概括和总结,期以为有关领域的研究提供有价值的参考。
关键词:双调制波;电力电缆;识别技术
目前,我国城市化进程得到不断的发展,电网中电力电缆的使用也更加广泛,人们对电缆基本数据的普查及管理也给予更高的重视,并且,其中应用到的电力电缆识别技术在该项工作中作用巨大。因为传统电力电缆识别技术在某些方面存在缺陷,所以基于社会大发展的背景下,已经逐渐被当代社会所淘汰。本文提出基于双调制波的电力电缆识别技术,是新型识别技术的一种,本文分析了该项技术的原理及系统设计,其目的在于促使电力电缆识别技术水平得到提高,使电缆间关系的识别更加准确,从而促使我国电力电缆普查工作得到有力的技术支持。
一、电力电缆检测的重要性分析
随着社会经济的持续稳定发展,电气设备在社会各方面中的应用更加广泛。作为电气设备重要通讯媒介的电力电缆,在社会经济发展中作用巨大。就目前而言,我国地下电力电缆管理存在一定的欠缺,缺乏完善的资料,查找麻烦,效率不高,并且存在许多数据不够精确和可靠。与此同时,工作实践表明,根据电缆敷设的具体实际,我国地下电缆的探测、检测等存在明显的不足。主要表现为:电缆探测的精确性及实用性不高,电缆检测的精确性也无法确保供电可靠,针对复杂工况下的电缆检测,不具有专业的技术手段实施定位探测,这些因素使电缆普查以及数据信息的管理遇到前所未有的难关。由于管理上存在明显的欠缺,先前敷设的电力电缆基本上未保留图纸,导致电缆管理失去依据。城市建设问题及电缆事故的发生,主要出自以下原因:第一,由于电缆信息缺失,施工开挖容易对电缆造成损坏,从而造成大规模停电,电缆故障抢修也因为不了解敷设布局,导致工作效率较差。第二,电缆设施建设被绿化及道路掩盖,在不具备有效探测手段及技术的情况下,电缆日常管理难度较大。第三,不具备详细的电缆基础信息,使故障抢修定位不够精确,需要开挖更大的面积,费时费力。第四,电缆信息不可靠,为电缆事故的发生埋下隐患。现代电网见恶化需要对计算机系统管理进行规范,电力电缆识别技术的研发十分必要。
二、双调制波识别技术分析
双调制波识别技术是叠加两个正弦波信号,因两个信号频率不同,所以叠加后需要调整其频率,从而产生和TH相反且各具特点的周期信号。由于该信号可进行识别与分析,故而在电力电缆检测中的应用较为广泛,一般情况下,由1200赫兹和800赫兹两个正弦波信号叠加成调制波信号。需要注意的是,如果两波形频率之间的关系为倍数,那么将可不采用这两个波形。
(一)信号相位分析
通过FFT计算双调制波信号,即可得出1200Hz和800Hz两个信号的相位,可选用1200和800,这个相位就是双调制波起点的信号相位,以这两点的相位为依据,即可计算得出800Hz波形信号的峰值。合成1200Hz和800Hz信号后,即可形成一个合成波,其周期为400Hz。
(二)标准识别判据
在分析的基础上可得知,若处于双调制波正相及反相的条件下,1200和800能使具有各种关系的计算式成立。根据是否有交集,进行电流的识别及判断,从而能够在准确性方面得到较好的保障。虽然偶尔在电缆检测过程中,无法凭借其对电缆目标进行直接确定,然而可将其在电气设备功能检测中发挥作用。有一点需要引起注意,即如果进行检测时,如果检测结果无法使已匹配判据的要求得到满足,就有进一步调试的必要。
三、发射端设计分析
(一)电路结构分析
电池组位于系统12v电源,逆变器输入电压为220V,本级增益为17v。然而,一旦占空比以及二极管的反向恢复电流超出限制,也会对效率造成不良影响,由此可得出结论,占空比应至少在为80%。本设计系统将高增益DC/DC变换器作为第一级。
(二)元件参数介绍
先要将对应的电感系数输入,该系统中电路功率在20W以下,电流大小为1.7A,电流波动约为30.0%。取2.2为电感值,选用恢复快速的二极管MUR460作为二极管,其参数电流为10A,电压为40V。因为该升压电路输出为高增益,并且是逆变器输入,因此需要使其稳定性得到可靠的保障,不然将导致逆变输出的正弦波形出现叠加,使信号发生异常,所以可凭借PI算法闭环控制的采用,使电压在200V的大小处得到有效控制。
四、接收端设计分析
(一)带通滤波器设计分析
首先可以得知的是,一般情况下,双调制波信号的发射频率分别是1200Hz和800Hz,其中可能产生一些谐波,对信号产生干扰,这些谐波的频率一般约为50Hz,也可以是更高频率的信号,能对信号产生干扰。因此,有必要进行带通滤波器的设置,从而仅仅保留所需的双调制波。就普通设计而言,系统选用4阶巴特沃斯函数模型,1000Hz为其中心预设频率,而带宽频率则是500Hz,根据软件计算得出有关电路结构拓扑及参数。
(二)相位偏移识别及修正过程的介绍
识别及修正相位偏移时,需在带通滤波器中进行1200Hz和800Hz正弦波信号的输入,同时进行仿真。根据观察可得知,两种正弦信号波的增益均接近于0.45这一数值,并且,也可发现800Hz信号位置出现大概40度的滞后,而1200Hz信号出现大约65度的相位超前。带通滤波器处理双调制波信号后,两组信号间会产生相位偏移,大小约为105度,此时之前的标准识别数据的精确性不能得到保障,有必要修正原有数据。
五、系统软件设计分析
为使电力电缆识别技术的功效得到最大程度上的发挥,本文对此进行系统软件的设计,主要采用FFT技术应用于该项系统当中。在信号发送端模块的设计过程中,需要借助逆变器SPWM波形实行DSP控制。为该系统主要进行6个模块的设置,为各个模块设置相应输出端口,端口数量分别设置2个。
为解决全桥逆变中同组桥臂(上下位置)两开关管自身驱动的问题,可凭借互补驱动的方法有效实现。然而,关闭和中断开关管的过程中通常存在滞后,如果上下位置的两开关管一同发生驱动及翻转,则极有可能导致两管同时导通的现象,虽然这个过程不会持续较长的时间,但是也能使管路和开关管由于短路而烧毁。所以,在进行管道开通的过程中,需要为上下两管分别设置适当的延时,在此期间两管的状态为关闭。
结语:
总而言之,在我国电力系统中,基于双调制波的电力电缆识别技术占有十分重要的地位,也发挥着十分关键的功能,需要充分重视该项技术的有效应用。在日常工作中,有必要对电力电缆识别技术进行进一步研究和应用推广,重视系统的合理设计,促使电力电缆识别技术的功效得到最大程度上的发挥,从而促进电缆管理工作的规范,也使大规模电力电缆普查工作的开展更加科学精确。
参考文献:
[1]汤亚华.基于双调制波的电力电缆识别技术研究[D].华北电力大学,2011.
[2]庞丹,刘葱柏,赵昌鹏,计光,张伟,周得雨.电力电缆局部放电模式识别技术分析[J].电子技术与软件工程,2015,05:242.
[3]姜芸,周韫捷.分布式局部放电在线监测技术在上海500kV交联聚乙烯电力电缆线路中的应用[J].高电压技术,2015,04:1249-1256.
[4]李冰.海底电力电缆风险因素分析及其评价[D].大连理工大学,2014.
[5]张正超.电力电缆局部放电监测与绝缘故障诊断[D].湖北工业大学,2013.