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鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文(專業(yè)版)

  

【正文】 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 表 72 為 2020 年 1 年間行波故障測(cè)距試驗(yàn)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)記錄到的典型線路故障測(cè)距結(jié)果。300 m 以內(nèi); 5) 可以同時(shí)采集 8回線路的 暫態(tài)行波信號(hào),滿足四向八線路供電的配電室需求,具有很高的性能價(jià)格比; 6) 完全獨(dú)立于繼電保護(hù)及故障錄波設(shè)備,并具有現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和遠(yuǎn)程維護(hù)功能,因而具有較強(qiáng)的可維護(hù)性。 行波分析功能描述 (1) 自動(dòng)故障測(cè)距 當(dāng)系統(tǒng)所監(jiān)視的某一回線路 (兩端均安裝行波采集與處理系統(tǒng) )發(fā)生故障后,兩端行波采集與處理系統(tǒng)可以通過(guò)公共電話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)交換故障暫態(tài)數(shù)據(jù) (包括精確到 1 μs 的故障暫態(tài)觸發(fā)時(shí)間和故障暫態(tài)波形數(shù)據(jù) ),并自動(dòng)給出雙端行波故障測(cè)距結(jié)果。 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 圖 02 行波采集與處理系統(tǒng)構(gòu)成 行波綜合分析系統(tǒng)一般設(shè)在調(diào)度端。但現(xiàn)場(chǎng)故障大多由絕緣薄弱點(diǎn)在過(guò)電壓作用下被擊穿所形成,多發(fā)生在電壓接近峰值時(shí)刻。 設(shè)架空線波阻抗為 ZJ,電纜波阻抗為 ZD。GPS 是一種理想的時(shí)間同步技術(shù),利用基于 GPS 同步時(shí)鐘輸出,能夠?qū)崿F(xiàn)兩端測(cè)距裝置 1us 精確同步。當(dāng)斷路器斷開(kāi)時(shí),母線 TV 與線路 TV 測(cè)量不同系統(tǒng)的電壓, TA 測(cè)量的電流為零。從現(xiàn)階段來(lái)看,雙端行波故障測(cè)L N M F 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 距原理能夠單獨(dú)使用 ,是一種主要的測(cè)距原理。 行波故障測(cè)距原理 單端法行波故障測(cè)距原理 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 單端法 行波故障測(cè)距原理 是 利用線路故障時(shí)在測(cè)量端感受到的第 1 個(gè)正向行波浪涌與其在故障點(diǎn)反射波之間的時(shí)延計(jì)算測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離。 FTU1FTU2FTU3通訊網(wǎng)絡(luò)SCA DA系統(tǒng)FFTUn信號(hào)變1信號(hào)變2信號(hào)變n電源末端 圖 02 基于 FTUs 的故障分段定位示意圖 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 傳統(tǒng)故障定位或測(cè)距方法性能評(píng)價(jià) 阻抗測(cè)距原理簡(jiǎn)單,同時(shí)可以作為電力系統(tǒng)中廣泛使用的微機(jī)保護(hù)及濾波裝置附加功能,具有投資少的優(yōu)點(diǎn)。隨著線路中電纜的增加,接地電流也有所增加。有些地方為了消除分布電容引起的線路過(guò)電壓,在線路中加有三相對(duì)地電抗負(fù)荷以平衡電容電流。 ( 3)經(jīng)濟(jì)性 測(cè)距裝置應(yīng)具有較高的性能價(jià)格比,且其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用要低。因此對(duì)自閉 /貫通線路的可靠供電就顯得尤為重要。 ( 3) 分析故障發(fā)生的原因,并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。 自閉 /貫通線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 鐵路電力系統(tǒng)(自閉 /貫通線路)是地方電力系統(tǒng)的延伸,具有電力系統(tǒng)的一般特點(diǎn),但又有其特殊性。 線路兩端的配(變)電所電源取自地方電力系統(tǒng),進(jìn)線電壓等級(jí)一般為110kV、 35kV、 10kV,其中 10kV 應(yīng)用最為廣泛,為雙電源供電互為備用。 發(fā)生單相接地故障時(shí),由于調(diào)壓器的隔離作用,其兩側(cè)互不影響,使故障范圍僅局限于本線路內(nèi)而不會(huì)擴(kuò)大。同時(shí),該方法只能給出故障區(qū)段,而不能給出準(zhǔn)確的故障距離。 正向 行波浪涌在故障點(diǎn)的反射波返回測(cè)量端時(shí)表現(xiàn)為反向行波浪涌。進(jìn)入 90 年代,影響行波測(cè)距技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題都有了經(jīng)濟(jì)可行的解決方案,行波測(cè)距技術(shù)(特別在輸電系統(tǒng))已趨向成熟,進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。同時(shí),已經(jīng)證明, 10kV系統(tǒng)中普遍采用的電磁式 TV可以傳變暫態(tài)行波信號(hào)。在自閉 /貫通線路中,由于線路電阻大、架空電纜混合線路以及線路負(fù)荷的影響,初始行波的衰減和畸變更為嚴(yán)重,使行波到達(dá)時(shí)刻的準(zhǔn)確標(biāo)定變得更加困難。 圖 02 行波經(jīng)過(guò)混合線路變化示意圖 過(guò)渡電阻、故障初相角對(duì)檢測(cè)可靠性的影響分析 為了排除干擾信號(hào)的影響,線路兩端檢測(cè)裝置對(duì)行波的檢測(cè)總要設(shè)置一定的幅值門檻。一般做法是在控制中心配置一臺(tái) PC 機(jī)作為行波測(cè)距系統(tǒng)主站,與轄區(qū)內(nèi)所有的現(xiàn)場(chǎng)行波測(cè) 距裝置構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)。 系統(tǒng)工作原理 在正常運(yùn)行過(guò)程中, XC21 行波采集裝置內(nèi)的硬件邏輯控制回路對(duì)各通道信號(hào)按設(shè)定的采樣順序和采樣頻率自動(dòng)進(jìn)行高速采樣 (每個(gè)通道的采樣頻率為 1 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 MHz)和 A/D 轉(zhuǎn)換,且將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果自動(dòng)高速寫入當(dāng)前循環(huán)存儲(chǔ)器 (CRAM)中。另外,為了降低造價(jià),系統(tǒng)所監(jiān)視的線路中往往只有少數(shù) 2 回具有雙端測(cè)距功能,對(duì)其它線路的故障測(cè)距只能采用單端行波故障測(cè)距原理,而單端行波故障測(cè)距原理的實(shí)現(xiàn)則更需要對(duì)波形進(jìn)行分析。試驗(yàn)線路總長(zhǎng) 公里,其中共約 3 公里長(zhǎng)的電纜,其余為架空線路。 該測(cè)距模式,不僅測(cè)距精度高,還可以充分利用線路已有信號(hào)傳感器,而不需要額外增加一次設(shè)備。 表 71 2020 年 2 月 15 日試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 次 序 故障 試驗(yàn)方式 測(cè)距結(jié)果 (距 陶配 ) 測(cè)距 誤差 時(shí)間 1 10:29 A 相接地 (金屬性) 2 10:41 A 相接地 ( 200? 過(guò)渡電阻) 3 11:26 C 相接地 (經(jīng)樹(shù)枝接地) 失敗 4 11:44 C 相接地 ( 100? 過(guò)渡電阻) km 5 11:59 B 相接地 ( 200? 過(guò)渡電阻) 失敗 6 12:13 B 相接地 ( 200? 過(guò)渡電阻) km 12km 陶 配 呼 配 200m 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 7 12:19 B 相接地 (金屬性) 8 12:31 AB 相短路 km 9 13:27 BC 相短路 km 10 13:40 ABC 相短路 km 由表 71 的試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表可以看出, 10 次試驗(yàn)中,一次經(jīng)新鮮樹(shù)枝接地(高阻接地)的試驗(yàn)沒(méi)有成功,一次經(jīng) 200 歐姆過(guò)渡電阻接地試驗(yàn)沒(méi)有成功。為此,本系統(tǒng)提供了與人工波形分析工具相配套的計(jì)算機(jī)輔助波形分析工具。 在 XC21 行波采集裝置中,由于 采用獨(dú)特的軟、硬件設(shè)計(jì),使得高速數(shù)據(jù)采集過(guò)程不受 CPU 的干預(yù),從而解決了高速采集和 CPU 低速處理之間的矛盾。 圖 01 行波故障測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成 行波采集與處理系統(tǒng)安裝在廠站端。 對(duì)于 10kV 系統(tǒng), kVU ? 。 關(guān)于混合線路對(duì)測(cè)距精度的影響,可以通過(guò)將架空線和電纜進(jìn)行波速度歸一化來(lái)解決。需要設(shè)計(jì)由硬件實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集電路單元( DAU)記錄故障電流行波信號(hào)。自閉 /貫通母線上配備有 3 相 TV(稱為母線 TV),用以測(cè)量母線 3相對(duì)地電壓。 通過(guò)求解上述方程組可以獲得 M 端和 N 端母線到故障點(diǎn)的距離,并且可以表示為: ? ?? ?????????????LTTvDLTTvDMNNFNMMF)(21)(21 (36) 為了準(zhǔn)確標(biāo)定故障初始行波浪涌到達(dá)兩端母線的時(shí)刻,線路兩端必須配備高精度和高穩(wěn)定度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,而且兩端時(shí)鐘必須保持精確同步。 根據(jù)式 (1)和 (2)可以求出線路 上任一點(diǎn)在頻域的正向和反向電壓行波分量,并且可以表示為: ?????????????)],()(),([21),()],()(),([21),(????????xIZxUxUxIZxUxUcc (33) 式 (3)和 (4)表明,線路上某一點(diǎn)在頻域的正向和反向行波分量可以用該點(diǎn)的電壓、電流和波阻抗來(lái)表示,而且任一方向的電壓、電流行波分量和波阻抗之間存在歐姆定律的關(guān)系。故障時(shí), FTU 將檢測(cè)到的故障信息送至主站系統(tǒng),主站根據(jù)相應(yīng)的算法就可以實(shí)現(xiàn)故障的分段定位。 由于故障電流較大,需要及時(shí)切除故障線路以免損壞其它電力設(shè)備。自閉線專為鐵路沿線信號(hào)設(shè)備提供電源,當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)由貫通線備投。 由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素的限制,測(cè)距誤差不可能做到太小。鐵路行波故障測(cè)距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 鐵路行波故障測(cè)距技術(shù) 的研究 摘 要: 自閉 /貫通線路沿鐵路線狹長(zhǎng)分布,沿線地質(zhì)
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