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电缆终端防燃报警系统设计及研究

电缆终端防燃报警系统设计及研究

作者：杨婕天津科技大学

学位级别：硕士

随着我国电力事业飞速发展和城市化水平的提高,电力电缆的使用量呈剧增态势,作为电力系统重要的组成部分,电力电缆线路的安全可靠稳定运行对城市电网具有重要意义。特别是高压交联聚乙烯绝缘电力电缆,在电力系统中,其较强的机械强度、... 详细信息

随着我国电力事业飞速发展和城市化水平的提高,电力电缆的使用量呈剧增态势,作为电力系统重要的组成部分,电力电缆线路的安全可靠稳定运行对城市电网具有重要意义。特别是高压交联聚乙烯绝缘电力电缆,在电力系统中,其较强的机械强度、方便的安装维护、优良的绝缘性能、传输容量大、利于大规模生产等优点,使之应用日益广泛。电力电缆一旦出现问题,不仅要及时停电,还需花费大量人力物力进行线路故障排查。因此,实时监测电缆终端运行状态,及时预警火灾情况,避免停电维护,减少经济损失,提高供电质量对整个电力系统的可靠运行尤为必要。本文的主要内容是通过对电缆终端的故障机理及原因进行研究。利用有限元软件ANSYS对电缆终端温度场进行仿真分析,对比不同温度下电缆及其周围环境温度场变化模态,寻找温升明显位置。根据故障产生现象的不同,提出了几种电缆终端状态监测方法。设计研制一套电缆终端防燃报警远程监控系统。本课题为国网天津电力公司创新资助项目。本课题从以下几个方面对电缆终端防燃报警系统进行研究分析:(1)调研了电缆终端故障燃烧引起变电附属设施损坏问题,找到电缆终端易发生故障的部位和生成形式,并对电缆终端故障机理和原因进行分析和研究。结合设备在线监测技术和温度检测技术的发展进程,找出适宜的监控方法。(2)利用三维建模软件Solidworks和ANSYS完成了电缆终端的三维建模及终端温度场的模态分析,绘制出温度场分布云图和各监测点温升曲线图,分析得出温度监测点适宜安置于距电缆水平距离350 mm,垂直距离90 mm处。(3)以运行状态监测技术为理论依据,提出了电缆终端在线故障监测方案。运用温度传感器和其他传感器实时监控电缆终端运行状态,通过GSM和无线通讯及时报警通知相关工作人员。为进一步降低温度误报率,处理器设计采用四种算法,多次分析判断温度信号。(4)设计一套基于单片机控制单元的在线监控系统,该系统包括以单片机为控制单元的下位机,基于力控组态软件的监控上位机,利用RS485和GSM通讯方式实现电缆状态远程控制。

关键词：电缆终端故障温度检测预警

交流电弧炉电气系统建模与优化供电制度的研究

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交流电弧炉电气系统建模与优化供电制度的研究

作者：李连玉天津理工大学

学位级别：硕士

电弧炉是现代钢铁企业中的重要冶炼设备,对提高钢材产品质量意义重大。同时,在能源与资源日益紧张的大背景下,电弧炉作为高耗能炼钢设备,节能降耗任务艰巨。目前我国的电弧炉炼钢技术发展迅速,但在经济技术指标方面与国际先进水平相比... 详细信息

电弧炉是现代钢铁企业中的重要冶炼设备,对提高钢材产品质量意义重大。同时,在能源与资源日益紧张的大背景下,电弧炉作为高耗能炼钢设备,节能降耗任务艰巨。目前我国的电弧炉炼钢技术发展迅速,但在经济技术指标方面与国际先进水平相比还有一定差距。电弧炉炼钢节能降耗技术的研究已成为钢铁冶金行业的重要课题。优化供电制度的研究是电弧炉节能降耗的关键技术之一,其基础是电弧炉电气运行特性的研究,前提是建立交流电弧炉电气系统的模型。本文首先介绍了交流电弧炉电气系统的主要组成部分及各部分的电路模型,并依据电路理论建立了交流电弧炉电气系统的一般数学模型;其次,本文从描述交流电弧物理机理特性的瞬态能量平衡方程和欧姆定律出发,结合前人的理论成果,对该组方程进行了推导化简,得出交流电弧的时变电阻模型。最后,将得到的交流电弧时变电阻模型代入交流电弧炉电气系统的数学模型进行了仿真验证。仿真结果表明本文所建立的交流电弧炉电气系统模型与实际对象的特性逼近程度较高,这为开展交流电弧炉优化供电制度和谐波、三相不平衡等问题的研究奠定了良好的基础。在所建立交流电弧炉电气系统模型的基础上,本文对交流电弧炉电气运行特性和供电制度进行了研究分析,指出了交流电弧炉实际运行电抗与传统电气运行特性研究中所用电抗的不同,并介绍了交流电弧炉实际运行电抗的理论计算方法,给出了以最大电弧功率和吨钢电耗最低为目标的交流电弧炉优化供电的模型及求解方法。以上述研究分析为基础,本文对某公司150t超高功率交流电弧炉的供电制度进行了优化,根据生产的实际数据和约束条件,制定了该电弧炉的电气运行功率变化圆图,进而选择出合理工作点并进行评价,制定出工作点总表。然后结合生产的情况,根据冶炼原料配料方案的不同和熔化不同配料所需的总电能,在电弧炉出钢量的基础上,根据工作点总表和冶炼不同阶段所需的能量计算出了各阶段所需时间,绘制出了合理的供电曲线。

关键词：交流电弧炉电气系统交流电弧建模电气运行特性优化供电

冰蓄冷及地源热泵中央空调控制系统研究与开发

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冰蓄冷及地源热泵中央空调控制系统研究与开发

作者：刘洁天津科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济的迅速发展,能源的消耗不断增加,导致能源供应更加紧张,冰蓄冷及地源热泵空调技术应运而生。冰蓄冷技术能够在夏季平衡电网的供电压力,实现"削峰填谷"的目的,地源热泵技术能利用地热资源冬季供热夏季制冷,不过"削峰填谷"的... 详细信息

随着我国经济的迅速发展,能源的消耗不断增加,导致能源供应更加紧张,冰蓄冷及地源热泵空调技术应运而生。冰蓄冷技术能够在夏季平衡电网的供电压力,实现"削峰填谷"的目的,地源热泵技术能利用地热资源冬季供热夏季制冷,不过"削峰填谷"的作用有限,故而将这两种技术相结合,既可以平衡用电的高低峰,又可以利用成本低廉的地热资源弥补冰蓄冷技术在供热上的不足。如何合理的将这两者结合并得到最大的利益,也是本文需要研究的问题。冰蓄冷及地源热泵中央空调的控制系统和基于本系统的负荷预测是本文研究的主要内容,研究过程中针对此问题进行了诸多尝试和探索。根据冰蓄冷及地源热泵中央空调系统的控制工艺要求,本文中选用研华工控机作为上位监控计算机,下位机选择西门子公司用于中、高档范围的S7-400系列可编程控制器,采用双冗余CPU使系统运行更稳定可靠。通过分析系统的工作流程,确定自动控制系统的总体方案,完成硬件设备的选型,再利用STEP7软件编写程序来控制现场设备,最后使用组态王软件设计人机界面,实现界面显示、实时监控、安全管理、控制参数设定与调整、历史数据查询、数据管理等功能。进行负荷预测是为了能够更加合理充分的安排和利用资源,减少资源浪费。本课题中的空调系统负荷受到室外气象因素的影响较大,因此对太阳辐射强度、室外温度、相对湿度进行了预测。分析了几种常用的负荷预测方法,决定选用精度较高也比较适合非线性系统的人工神经网络预测法。运用MATLAB软件建立BP神经网络模型,对收集到的数据样本进行训练与仿真,将预测误差控制在允许范围内,以达到良好的预测效果。

关键词：冰蓄冷技术地源热泵中央空调负荷预测

输电线路绝缘子PRTV质量带电检测方法的研究

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输电线路绝缘子PRTV质量带电检测方法的研究

作者：梁湘鹏天津科技大学

学位级别：硕士

输电线路绝缘子是悬挂在高压电线连接塔的盘状绝缘体,能够提高带电部件的绝缘性,并对带电部件有机械支撑与定位作用。PRTV涂料是一种外部绝缘永久性的防污闪复合材料,是现阶段防止绝缘子污闪的重要材料。目前国内电力系统对输电线路绝缘... 详细信息

输电线路绝缘子是悬挂在高压电线连接塔的盘状绝缘体,能够提高带电部件的绝缘性,并对带电部件有机械支撑与定位作用。PRTV涂料是一种外部绝缘永久性的防污闪复合材料,是现阶段防止绝缘子污闪的重要材料。目前国内电力系统对输电线路绝缘子PRTV涂层质量检测主要采用望远设备进行目测;国际上的检测仅限于针刺法、压痕法等一些破坏性检测方法。本课题主要通过对现阶段的涂层质量检测方法进行研究并得到启发,提出适用于PRTV质量检测的方法(敲击测声法、图像处理法和“压力-时间”检测法),根据不同的方法设计不同的检测装置结构,选择不同的硬件和软件。通过大量实验验证每种方法的可行性,在实现无损检测的同时实现PRTV涂层质量的定性与定量分析,其主要研究成果如下:(1)对PRTV涂料的特性、质量缺陷和作用机理进行深入的学习,通过研究现阶段国内外的涂层质量检测方法以及输电线路绝缘子PRTV质量带电检测工艺,从分析这类技术的优缺点中得到启发,研究出适合本研究的无损检测方法:敲击测声法、图像处理法以及“压力-时间”检测法。(2)根据所研究方法各自的特点设计不同的检测装置,并选择相应的应用软件对检测数据进行分析处理,通过大量输电线路绝缘子PRTV质量检测实验得出被测特征量与PRTV涂层厚度的关系,实现每种方法的检测系统都能在不损伤绝缘子PRTV涂层的前提下完成检测工作,有效地避免了由于PRTV涂层的破坏而影响电力设备的供电可靠性。(3)对输电线路绝缘子PRTV质量带电检测辅助系统进行设计,包括五自由度专用机械臂与绝缘子PRTV质量检测控制系统的设计,保证检测系统能有效的适用于输电线路现场工况,同时实现上电监控,系统急停、联锁报警等功能,确保整套检测系统安全稳定的运行。(4)通过查询相关电力行业的相关标准和绝缘材料的性能,对输电线路绝缘子P RTV质量带电检测系统采取绝缘防护措施,主要措施包括:根据不同电压等级确定检测的安全距离、选用耐高压绝缘材料制造检测装置器件、采用屏蔽电缆等。

关键词：绝缘子 PRTV 敲击测声图像处理带电检测

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脱盐水处理过程自动监控系统的研究

脱盐水处理过程自动监控系统的研究

作者：王志国天津科技大学

学位级别：硕士

随着工业科学技术的快速发展,脱盐水处理技术的自动化程度越来越高,为了实现脱盐水生产工艺的运行稳定性,质量可靠性,生产可自动监控性,提高企业的现代化建设和增强自身的综合实力,构建脱盐水处理过程自动监控系统是很有必要的。本课题... 详细信息

随着工业科学技术的快速发展,脱盐水处理技术的自动化程度越来越高,为了实现脱盐水生产工艺的运行稳定性,质量可靠性,生产可自动监控性,提高企业的现代化建设和增强自身的综合实力,构建脱盐水处理过程自动监控系统是很有必要的。本课题来源于某项目,根据当地水质和该厂的实际生产情况,着手研发一套系统稳定、生产效率高、成本低、精度高的离子交换脱盐水处理自动监控系统。本文主要工作与结果如下:1、结合企业自身的发展条件和当地的水质要求,确定采用离子交换脱盐水处理工艺方案。通过对公司的实际调研和客户要求分析,确定了一西门子PLC控制器和WinCC组态软件为主要平台,以各类仪表为辅助器材构成了脱盐水处理过程自动监控系统,实现了脱盐水处理的自动监控和远程监控。2、根据硬件设计指导思想,详细设计了 PLC输入输出回路;针对现场的实际情况和供电环境,对低压配电、接地保护、UPS电源设计作了详尽说明。3、对监控系统的软件设计进行了详细的分析。首先说明自动监控系统的PLC程序设计,对编程软件、程序的设计要求以及部分控制系统的程序作出了详细的说明;然后说明WinCC组态远程监控系统的设计,详细的分析说明了系统的构架、功能设计要求、变量的规划和组态、监控系统的组态设计以及监控系统的数据库开发和应用。

关键词：脱盐水处理过程脱盐水处理工艺监控系统 WinCC PLC 数据库

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SiGe回转器型高频带通滤波器的初步设计

SiGe回转器型高频带通滤波器的初步设计

作者：李晶晶天津理工大学

学位级别：硕士

随着无线移动通信的飞速发展,GHz频带电子器件的设计和制造越来越受到关注。滤波器是通信系统中的关键器件。因此,高频率、低功耗、大动态范围的滤波器的研究成为通信系统领域的重要课题。 SiGe异质结晶体管(HBT)与Si晶体管性能相比有... 详细信息

随着无线移动通信的飞速发展,GHz频带电子器件的设计和制造越来越受到关注。滤波器是通信系统中的关键器件。因此,高频率、低功耗、大动态范围的滤波器的研究成为通信系统领域的重要课题。 SiGe异质结晶体管(HBT)与Si晶体管性能相比有工作频率高,击穿电压高等优点。与GaAs器件相比,SiGe HBT在微波频带的卓越表现已经接近。而且由于SiGe的制造工艺可以同常规IC工艺相兼容,所以它具有高集成和低成本优势,这是GaAs器件难以比拟的。因此,最近几年SiGe工艺发展快速,应用在高频通信领域。本论文采用德国Atmel公司的0.5μm SiGe HBT工艺,模拟设计了一种具有回转结构的跨导-电容滤波器。我们提供了滤波器的拓扑结构和偏置电路。并使用安捷伦公司的射频电路设计软件ADS对该滤波器进行了模拟分析。分析结果表明,滤波器是带通滤波器。我们分别模拟分析了带通滤波器的中心频率、输出增益和功耗的主要影响因素。我们发现影响滤波器中心频率有四个主要因素,分别是回转电容,镜像电流源的集电极电阻,直流偏置电压和晶体管基极和发射极间电压。我们模拟分析了这四个主要因素的作用规律。通过分析,我们获得了通过回转电容或集电极电阻对滤波器中心频率实现可控调节的规律;提供了偏置电压和晶体管的不同型号对滤波器中心频率影响的规律。我们还发现,要获得更高的中心频率,镜像电流源中直接给跨导单元提供电流的晶体管不应该按常规工作在放大区而应该工作在饱和区。对滤波器输出增益的进一步模拟分析结果表明,以上晶体管工作在饱和区不仅可以提高滤波器的工作频率,也可以提高滤波器的输出增益。但是也会同时增加滤波器的功耗。然后,选择3.16GHz和370MHz为滤波器工作频率,在3.3伏偏置电压下,我们给出S参数最优条件的设计结果。结果表明该滤波器不仅在上百MHz频段有很好的响应特性:较大的Q值,高通带增益、良好的对称性、低的电压驻波比、在工作频段内无寄生通带以及很好的相位线性度。在GHz频段有更好的性能表现。我们还研究了电路加入一级差分放大对增益、Q值、中心频率等性质的影响规律。最后我们使用Cadence对370MHz回转结构跨导-电容滤波器进行了版图设计,芯片面积0.2毫米×0.3毫米。

关键词：高频滤波器跨导电容锗硅异质结双极晶体管

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闭环运行方式配电网自动化系统的探讨

河北电力技术 2003年第6期22卷 23-25,37页

作者：刘清瑞许树荆上海申瑞电力自动化科技有限公司上海200233 天津华苑电力有限公司天津300191

通过闭环运行配电自动化系统的实践,简要介绍了配电网自动化的规划功能目标及改造的主要内容。在对配电网自动化系统的软硬件结构和功能进行全面介绍和分析的基础上,着重对闭环运行需特殊考虑的问题以及具有故障状态差动保护功能的FTU... 详细信息

通过闭环运行配电自动化系统的实践,简要介绍了配电网自动化的规划功能目标及改造的主要内容。在对配电网自动化系统的软硬件结构和功能进行全面介绍和分析的基础上,着重对闭环运行需特殊考虑的问题以及具有故障状态差动保护功能的FTU进行了论述。最后针对闭环运行系统中的特殊问题进行了说明,并提出了解决方案。

关键词：配电网自动化系统闭环运行方式电力系统供电质量可靠性

电力体制改革背景下低压台区线损精益化管理的研究

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电力体制改革背景下低压台区线损精益化管理的研究

作者：薛明志天津理工大学

学位级别：硕士

随着电力体制改革不断深化,各供电公司越来越重视节能降损。线损率作为电力系统的一项重要经济技术指标,它是衡量电力企业经营能力和管理水平的重要依据,降低线损是各级供电公司的指标任务,是必不可少的核心工作之一。目前在线损治理工... 详细信息

随着电力体制改革不断深化,各供电公司越来越重视节能降损。线损率作为电力系统的一项重要经济技术指标,它是衡量电力企业经营能力和管理水平的重要依据,降低线损是各级供电公司的指标任务,是必不可少的核心工作之一。目前在线损治理工作中,低压台区线损的治理空间和治理难度都是最大的,主要由于低压线路接线复杂、网架结构庞大、运行管理难度大,同时低压台区线损成因复杂,损耗电量相对较多。因此总结低压台区线损的管理经验,对线损异常的台区进行诊断,提升精益化管理水平,据此开展研究具有重要的实际意义。(1)本文从技术线损和管理线损两个角度对低压台区线损的成因进行了分析。将技术线损拆解成低压线路损耗、接户线损耗和电能表损耗三个组成部分,并应用等值电阻法和电压损失法对技术线损进行计算,发现等值电阻法计算量大但精度更高,同时探讨了三相负荷不平衡对低压台区技术线损的影响;将管理线损分成系统档案因素、电量统计因素、计量因素、采集因素和用户窃电因素五个维度进行分析。(2)从技术线损和管理线损两个角度对低压台区线损的治理措施进行了分析,并结合工作中的典型案例进行研究。治理技术线损主要需提升网架结构的合理性,对三相负荷不平衡台区进行调节;治理管理线损主要依靠提升管理水平,其中的窃电问题是治理难点。(3)应用局部异常因子LOF(Local Outlier Facto,LOF)算法对异常低压台区线损率数据进行分析、筛选和剔除,再以k-medoids聚类算法为核心的算法模型实现对低压台区线损异常情况的判断,同时以某地区的819个低压台区为例进行仿真计算,验证了所提算法模型的有效性、合理性和实用性。本文主要将实际工作中的经验和预测模型相结合,集预先判断、分析方法和治理措施于一体,实现低压台区线损的精益化管理,对于电力企业的低压台区线损治理工作具有一定的参考意义。

关键词：电力体制改革低压台区 k-medoids聚类算法局部异常因子LOF算法精益化管理

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基于电力电子开关的快速调匝式消弧线圈研究

电测与仪表 2021年第5期58卷 62-69页

作者：杨廷胜苗厚利李志军中国海洋石油国际有限公司北京100027 河北工业大学天津300130

伊拉克某油田配电系统采用电阻接地形式,由于支线电网所处环境恶劣以及部分设施老化,接地故障频繁,使得油田设备供电可靠性急剧下降。针对这一问题提出了一种消弧线圈接地改造技术方案,该方案基于传统调匝式消弧线圈技术,用电力电子开... 详细信息

伊拉克某油田配电系统采用电阻接地形式,由于支线电网所处环境恶劣以及部分设施老化,接地故障频繁,使得油田设备供电可靠性急剧下降。针对这一问题提出了一种消弧线圈接地改造技术方案,该方案基于传统调匝式消弧线圈技术,用电力电子开关替代了机械负载开关,以克服原始有载机械开关动态响应差、补偿不及时的问题,同时保留了传统调匝式消弧线圈的经济性、可靠性的特点。多工况MATLAB仿真验证和物理实验证明,本技术方案经济可行、有效,可以实施配电系统的技术改造。

关键词：配电网供电可靠性消弧线圈电力电子开关改造