本文關鍵詞：海底觀測網(wǎng)絡可控型主纜分支器的研究

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【摘要】：觀測網(wǎng)絡常位于海底,這使得布放后的硬件維護變得十分的困難。為實現(xiàn)長期實時的海底監(jiān)測任務,要求海底觀測網(wǎng)絡的電能傳輸系統(tǒng)具有高度的可靠性,不需要時常的維護。所以在電能傳輸系統(tǒng)的電路設計中,不能使用需要定期更換或者維護的元器件。另一方面,由于海底環(huán)境復雜及觀測網(wǎng)絡本身等因素,電能傳輸電纜故障的發(fā)生不可預測。為保證觀測網(wǎng)絡電能系統(tǒng)的可靠運行,實現(xiàn)長期穩(wěn)定的海底觀測任務,主纜分支器的使用就顯得尤為必要。海底觀測網(wǎng)絡電能傳輸系統(tǒng)的保護可以通過移除隔離故障電纜的方法來保護系統(tǒng)的其余部分不受到影響。在本文中,提出繼電保護的方法,通過斷開故障電纜與系統(tǒng)連接,實現(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)的故障隔離。在輸電電纜的主纜與支纜節(jié)點處接入主纜分支器,分支器由開關裝置及控制器部分組成,由主纜為控制器供電。由于現(xiàn)有海底觀測網(wǎng)絡工作在-10KV的高壓直流回路中,直接進行繼電開斷對開關裝置性能要求很高,所以在本文使用相對低電壓低電流的故障診斷供電模式以避免直接在-10KV高壓下進行繼電保護。海底觀測網(wǎng)電能傳輸系統(tǒng)具有不同的拓撲結構,本文針對現(xiàn)有的樹型拓撲結構設計模擬型主纜分支器,采用T形開關結構,利用岸基電源的分級電壓對分支器進行控制;針對未來將采用的雙岸基環(huán)網(wǎng)輸電拓撲結構,對數(shù)字型主纜分支器進行研究,采取三角形開關結構,利用岸基電源進行電壓編碼,通過數(shù)字型分支器內(nèi)的MSP430芯片對開關裝置進行控制。通過Pspice模型仿真、實驗室模擬海纜接入實驗,驗證了模擬型主纜分支器能夠通過不同的電壓等級主動控制開關裝置的開斷,并且不同的電壓等級之間不會相互干擾而使模擬型主纜分支器產(chǎn)生誤動作。對數(shù)字型主纜分支器進行實驗室模擬纜接入實驗,結果證明MSP430能夠正確地對電壓編碼信號采樣輸入,對繼電裝置做出準確的動作控制。同時實驗表明了兩種分支器在故障診斷模式下,主纜上的電流均維持在10-20mA左右,以海纜電阻1Ω/km等效,實際在每100公里電纜上的壓降為1-2V,可以據(jù)此對長距離多分支節(jié)點的海底觀測網(wǎng)絡進行相應的控制電壓調(diào)整以避免遠距離分支器控制電壓不足的問題。
【關鍵詞】：故障隔離 分支器 電能傳輸結構 電壓分級控制 電壓編碼
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH766
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 研究背景與意義10-13
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 海底觀測網(wǎng)絡發(fā)展13-16
• 1.2.2 海底觀測網(wǎng)絡電能傳輸拓撲結構16-19
• 1.2.3 直流恒壓海纜分支器的研究19-23
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 可控型主纜分支器總體方案研究25-33
• 2.1 觀測網(wǎng)故障類型及分支器功能需求分析25-27
• 2.1.1 觀測網(wǎng)故障類型25-26
• 2.1.2 分支器功能需求分析26-27
• 2.2 分支器工作模式轉換27-28
• 2.3 模擬型主纜分支器方案研究28-29
• 2.3.1 模擬型分支器結構28-29
• 2.3.2 電壓通信方式介紹29
• 2.4 數(shù)字型主纜分支器方案研究29-32
• 2.4.1 數(shù)字型分支器結構介紹29-31
• 2.4.2 數(shù)字型分支器電壓通信方式31
• 2.4.3 MSP430芯片介紹31-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第3章 模擬型可控主纜分支器研究33-47
• 3.1 模擬型分支器開關電路33-36
• 3.1.1 開關電路模塊33-34
• 3.1.2 真空開關管特性34-36
• 3.2 模擬型分支器電壓分級電路36-40
• 3.2.1 電壓分級電路研究36-38
• 3.2.2 電容累積電量放電電路38-40
• 3.3 模擬型分支器繼電器控制電路40-46
• 3.3.1 控制電路設計模型40-41
• 3.3.2 控制器電路計算41-44
• 3.3.3 元件參數(shù)設計及誤差研究44-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第4章 數(shù)字型可控主纜分支器研究47-63
• 4.1 數(shù)字型分支器電路設計47-51
• 4.1.1 供電電路48-49
• 4.1.2 MSP430單片機模塊49
• 4.1.3 真空開關管驅動模塊49-51
• 4.2 電壓編碼原理51-57
• 4.2.1 通信協(xié)議51-52
• 4.2.2 采樣方式52-55
• 4.2.3 軟件編程流程55-57
• 4.3 程控電源上位機軟件設計57-62
• 4.3.1 功能說明58
• 4.3.2 通信協(xié)議58-59
• 4.3.3 上位機軟件流程圖59-62
• 4.4 本章小結62-63
• 第5章 可控型主纜分支器的仿真與實驗63-79
• 5.1 模擬型主纜分支器仿真及實驗63-73
• 5.1.1 控制器模塊軟件仿真63-64
• 5.1.2 實驗方案64-68
• 5.1.3 實驗結果68-73
• 5.2 數(shù)字型主纜分支器實驗73-78
• 5.2.1 實驗方案73-75
• 5.2.2 實驗結果75-78
• 5.3 本章小結78-79
• 第6章 總結與展望79-81
• 6.1 總結79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻81-85

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本文編號：1003693