電纜是煤礦電力傳輸、安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一,擔(dān)負(fù)著安全生產(chǎn)的重任。據(jù)不*統(tǒng)計(jì)煤礦供電設(shè)備事故中,電纜故障占2／3左右,它是造成煤礦瓦斯爆炸事故的主要原因之一澄璃。因此開發(fā)礦用高壓電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷預(yù)警系統(tǒng),及時(shí)檢測(cè)電纜在運(yùn)行過程中的絕緣缺陷,提取預(yù)警信息可以預(yù)防電纜故障發(fā)生,對(duì)提高煤礦供電系統(tǒng)的安全可靠性与帆、減少停電次數(shù)和時(shí)間,保證井下長期安全、穩(wěn)定用電具有重要的現(xiàn)實(shí)意義啼术。 論文通過對(duì)礦用高壓電纜常見故障、故障機(jī)理、在線監(jiān)測(cè)手段的分析,開發(fā)了基于雙CPU結(jié)構(gòu)藻清、多傳感器信息融合技術(shù)的礦用高壓電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷預(yù)警系統(tǒng),通過信號(hào)檢測(cè)、特征量提取和信息融合實(shí)現(xiàn)故障診斷和預(yù)警,為電纜的可靠運(yùn)行提供了技術(shù)保障械耙。主要研究內(nèi)容如下： 在查閱大量國內(nèi)外技術(shù)文獻(xiàn)诗差、進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、參加高壓電器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)培訓(xùn)的基礎(chǔ)上,深入分析了目前高壓電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷預(yù)警技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),闡述了礦用高壓電纜常見故障類型以及導(dǎo)致故障的原因,研究了高壓電纜絕緣下降的機(jī)理,建立了電纜絕緣的數(shù)學(xué)模型,綜合了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)袖蝙、專家系統(tǒng)搪狈、虛擬儀器及智能化數(shù)據(jù)庫在故障診斷預(yù)警中的應(yīng)用,探討了特征量在線檢測(cè)的各種方法和手段,總結(jié)了特征量與故障之間的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)合井下電纜的實(shí)際網(wǎng)絡(luò),確定了分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)羊耸。整個(gè)系統(tǒng)由各個(gè)監(jiān)測(cè)分站和井下中央變電所的工控機(jī)構(gòu)成,形成電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)局域網(wǎng)絡(luò)延幻。各個(gè)監(jiān)測(cè)分站實(shí)現(xiàn)對(duì)特征量的數(shù)據(jù)采集和簡(jiǎn)單處理,工控機(jī)完成復(fù)雜數(shù)字信號(hào)的處理、綜合和判斷,并將zui終結(jié)果傳輸?shù)降孛妗?根據(jù)電纜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的需要,設(shè)計(jì)并制作了微電流傳感器和局部放電高頻信號(hào)傳感器,對(duì)傳感器取樣電阻和線圈匝數(shù)等進(jìn)行了選擇和優(yōu)化,通過實(shí)驗(yàn)研究,取得了良好的效果葵伟。從系統(tǒng)的要求出發(fā),提出了雙CPU檢測(cè)模式,選用51系列單片機(jī)STC89C51和Altera公司CycloneⅡ系列FPGA EP2C20F484C8作為系統(tǒng)的CPU林品。采用高速AD9283并擴(kuò)展大容量存儲(chǔ)器SDRAM词惭、SRAM和FLASH,可以滿足系統(tǒng)對(duì)高速信號(hào)采集和存儲(chǔ)的要求。設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集單元增队、各種特征量信號(hào)調(diào)理電路扣墩。單片機(jī)與FPGA串口通訊電路以及與工控機(jī)的CAN總線通訊電路,并完成了電路板的制作和調(diào)試,搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了各種故障實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集扛吞、綜合和處理沮榜。結(jié)果表明硬件滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,并將處理的數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到工控機(jī)。 采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法,編寫了監(jiān)測(cè)分站應(yīng)用程序和工控機(jī)監(jiān)測(cè)程序喻粹。包括各種特征模擬量采集處理子程序蟆融、單片機(jī)通信子程序、FPGA測(cè)試子程序守呜、人機(jī)界面控制子程序型酥、工控機(jī)濾波子程序,利用小波方法提出白噪聲和窄帶干擾濾出技術(shù)。 將程序下載到單片機(jī)和FPGA中,進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)試,采樣得到了各種特征量的數(shù)字信號(hào),結(jié)果表明了該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確查乒、實(shí)時(shí)地對(duì)特征量進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換,為下一步的工作打下了基礎(chǔ)弥喉。