地下管网在线监测及故障诊断系统研究.pdf

分类号 密级

UDC 注 1


学位论文

地下管网在线监测及故障诊断系统研究
（题名和副题名）


符江鹏
（作者姓名）


指导教师 熊静琪 教 授
电子科技大学 成 都


（姓名、职称、单位名称）
申请学位级别 硕士 学科专业机械电子工程
提交论文日期 论文答辩日期
学位授予单位和日期电子科技大学 2013 年 6 月 29 日
答辩委员会主席
评阅人

注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。
RESEARCHONON-LINEMONITORINGAND
FAULTDIAGNOSISOFTHE UNDERGROUNDPIPE
NETWORK
 


A Master Thesis Submitted to
University of Electronic Science and Technology of China



Major:Mechatronics Engineering
Author:Jiangpeng Fu
Advisor:Jingqi Xiong
School:School of Mechatronics Engineering
摘要
随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，各种各样、纵横交错的管道
构成了地下错综复杂的管网系统。地下管网系统在城市日常生活、生产中处于举
足轻重的地位，因此地下管网的在线监测和故障排查工作也越来越引起人们的重
视。根据管道内介质的不同可以把管网系统分为非流体管道和流体管道，非流体
管道如电力电缆管道；流体管道如给水管道、排水管道、燃气管道等。到目前为
止，关于地下管网的整体性监测和诊断的有效方法还比较少，并且大多集中在单
一长距离管道离线研究方面。
针对地下管网在线监测和故障诊断问题，本文分别选取了固体介质类的电力
电缆和流体介质类的给水管道进行了研究。
对于电力电缆的状态监测和故障诊断问题，首先进行了电缆绝缘故障的定性
研究，探讨了地下电缆发生绝缘故障时的零序电流信号变化规律，建立了电缆仿
真模型，仿真分析结果表明，附加低频交流法的零序电流信号可以灵敏的监测到
具体某根电缆的接地故障情况。根据此方法可以在复杂庞大的电力电缆网络中快
速的判定具体那根电缆发生了故障。其次进行了电力电缆的故障定位算法研究，
研究了小波分析在电缆故障行波信号处理方面的优势，利用小波分析提取信号模
极大值法可以准确的找到故障行波反射波头的位置，从而实现电缆故障的定位。
搭建了三相电缆的 30km、50km 和 80km 下的单相接地故障、两相接地故障、单相
断路故障的电缆故障模型，经过仿真计算，结果表明应用小波分析电缆故障行波
信号法可以准确的判定电缆的故障位置，误差不超过 5%。
对于流体管道中给水管网的在线监测和故障诊断研究，运用 EPANET 和模糊
聚类分析方法讨论了给水管网压力检测点的布置选择，提出来一种更优化合理的
检测