礦用高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、本項(xiàng)目是國家“十一五”科技支撐計(jì)劃“煤礦全礦井安全生產(chǎn)數(shù)字化監(jiān)測監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)”重點(diǎn)項(xiàng)目“煤礦通風(fēng)及供電系統(tǒng)安全狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷預(yù)警的研究”(No:2007BAK29B05)子課題的延續(xù)，本課題也是國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“礦用高壓電纜絕緣故障機(jī)理及其壽命評估方法研究”(51377113)的主要研究內(nèi)容之一，主要是針對目前礦用高壓電纜缺乏絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測、無法評判電纜健康狀況這一問題提出的。
　　隨著高產(chǎn)高效綜采技術(shù)的發(fā)展，

2、大型、特大型現(xiàn)代化礦井逐步建立，采煤綜采綜掘設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，煤礦井下供電負(fù)荷大幅度增加，采煤機(jī)容量達(dá)到3000kW，供電距離逐步加大。為了提高煤礦井下電網(wǎng)供電能力，降低能量損耗，10kV等級電壓供電方式得到大范圍推廣。礦用高壓電纜是煤礦井下電能傳輸?shù)闹匾浇椋鼘γ旱V安全生產(chǎn)及負(fù)荷的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要作用。因礦用高壓電纜的運(yùn)行環(huán)境特殊，經(jīng)常遭遇淋水、潮濕、冒頂、拖拽等環(huán)境影響，并長期遭受到電、熱、化學(xué)等應(yīng)力聯(lián)合作用，易出現(xiàn)水樹枝或電樹

3、枝，長此以往會使電纜絕緣老化，從而導(dǎo)致電纜絕緣水平降低，縮短電纜使用壽命，引發(fā)電纜各種短路及接地故障的發(fā)生，甚至造成瓦斯、煤塵爆炸等重特大事故的發(fā)生。因此，研究礦用高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測方法，開發(fā)礦用高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時在線監(jiān)測電纜運(yùn)行狀態(tài)，對提高煤礦井下電纜供電可靠性、保證煤礦供電安全、避免因電纜絕緣劣化而引起事故發(fā)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文討論了礦用高壓電纜故障類型、故障原因以及故障特征量提取方法，開發(fā)了

4、基于絕緣電阻及線芯溫度的礦用高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過對電壓信號、電流信號、溫度信號的檢測、提取，實(shí)現(xiàn)對礦用高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測，為礦用高壓電纜連續(xù)、可靠、安全運(yùn)行提供保證。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場考察情況，闡述了MYPTJ型礦用高壓電纜結(jié)構(gòu)，討論了深井供電系統(tǒng)10kV電纜線路連接方式，研究了電纜故障類型及故障原因，分析了電纜故障分類方法，確定了電纜故障類型與故障特征量的

5、關(guān)系，為綜合各量對電纜絕緣水平進(jìn)行有效的評估和監(jiān)測提供依據(jù)。
　　在深入討論電纜絕緣特性基礎(chǔ)上，分析了接地線電流、絕緣電阻、介質(zhì)損耗等故障特征量，探討了故障特征量與絕緣劣化程度的關(guān)系，研究了現(xiàn)有電纜絕緣在線監(jiān)測方法。結(jié)合礦井電纜線路實(shí)際情況，確定絕緣電阻和線芯溫度為監(jiān)測特征量，建立了絕緣電阻參數(shù)識別模型和溫度暫態(tài)模型，設(shè)計(jì)了礦用高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)方案。
　　依據(jù)檢測信號特征，設(shè)計(jì)了電壓信號調(diào)理電路、電流信號調(diào)理電路

6、、溫度信號調(diào)理電路、供電電路及DSP2812最小系統(tǒng)等，并對所設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的硬件電路可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　在所設(shè)計(jì)硬件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件程序，主要包含數(shù)據(jù)采集程序，如電壓信號有效值采集程序、電流信號有效值采集程序、溫度信號有效值采集程序、模型參數(shù)識別程序、線芯溫度推算程序和通訊程序。應(yīng)用程序基于C語言采用模塊化方法設(shè)計(jì)，編寫結(jié)構(gòu)簡單，執(zhí)行效率高。軟件調(diào)試表明，程序設(shè)計(jì)合理，