電力電纜故障信息中干擾源的消除研究

1前言

電力電纜故障點(diǎn)的迅速、準確定位，能夠提高供電可靠性，減少故障修復費用及停電損失。配網(wǎng)出線(xiàn)過(guò)多，電力電纜一端可能采用GIS全封閉變電所，使得電力電纜行波故障測距在實(shí)際中則受到許多因素的制約。當故障分量的初始相角較小時(shí)，將使暫態(tài)行波很弱，造成檢測不到行波信號，導致測距失敗。母線(xiàn)接線(xiàn)方式的不確定性，相鄰并列線(xiàn)路的互感耦合性及線(xiàn)路兩端元件的非線(xiàn)性等特性，使行波過(guò)程的分析相當復雜，直接影響測距中反射波的識別;同時(shí)電纜線(xiàn)路上存在著(zhù)大量的干擾，其性質(zhì)與故障點(diǎn)行波極為相似，并與故障點(diǎn)的反射波交織在一起，更增加了識別的難度。本文從研究電壓行波在母線(xiàn)處反射和透射特性入手，結合小波分析方法，得出消除干擾行波的一種新方法。

2電力電纜電壓行波特性

隨頻率的變化而變化。分析表明：除非母線(xiàn)處只接有兩條同類(lèi)型電纜，否則，電壓行波波頭中所含低頻成分在母線(xiàn)處發(fā)生負反射，在頻率高于某個(gè)值后發(fā)生的是近似全負反射;透射特性上，在低頻段透射系數的幅值隨母線(xiàn)所接線(xiàn)路數目的增加而減少，而在頻率大于某個(gè)值后，透射現象快速消失，這可歸咎于高頻段上母線(xiàn)虛擬接地。而當母線(xiàn)處只連接有兩條同類(lèi)型電纜情況下，低頻段無(wú)反射現象，發(fā)生全透射;而當頻率大于某個(gè)值后，出現全反射現象。

3暫態(tài)電壓行波的奇異性檢測算法

圖 2　暫態(tài)行波信號奇異性檢測框圖

每一暫態(tài)行波可計算出幾個(gè)連續尺度上的小波變換模的極大值 ,并與所給閾值進(jìn)行比較 ,判斷出暫態(tài)行波奇異性的位置及大小。再根據奇異點(diǎn)所對應的時(shí)間t確定出故障發(fā)生的精確位置。

4仿真試驗及結果分析

從圖5中可以看到，在小尺度1.5(對應主頻率2×107)下，小波變換結果與母線(xiàn)1無(wú)其它電纜相連時(shí)完全一樣，可以采用普通單端故障測距方法[5]。在尺度3.75(對應主頻率0.833×107)下，已有從其它電纜中透射過(guò)來(lái)的干擾波(4，5)，但不明顯。只要先對小波變換結果設個(gè)閾值(正負都有)，完全可以消除它們的干擾。尺度37.5下，中心頻率減小為0.833×106，小波變換結果情況較復雜，不易判斷;而當尺度進(jìn)一步增加到75時(shí)，更無(wú)法區分干擾波。HzHzHz

5結論

5.1如果1條母線(xiàn)上接有多條電力電纜，當其中一條線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，產(chǎn)生的電壓行波傳播到母線(xiàn)處時(shí)，其低頻部分和高頻部分在母線(xiàn)處的反射特性和透射特性很不一樣。由于母線(xiàn)處分布電容的存在，在高頻段，行波發(fā)生全負反射，透射行波不存在;

5.2利用行波的高頻段信號在母線(xiàn)處發(fā)生全負反射特性，對高頻部分信號進(jìn)行小波變換后，結果中無(wú)其他電纜上透射來(lái)的干擾波存在，可以利用第一個(gè)和第二個(gè)到達母線(xiàn)處的行波測距;

5.3由于是利用高頻信號實(shí)現消除干擾行波，對暫態(tài)信號的采樣率要求較高。通過(guò)其他信號處理方法，有望減小采樣率。

參考文獻.

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2.Chul-Hwam Kim; Woo-Gon Chung et, A study on the expert system for fault location estimation in underground cables, Energy Management and Power Delivery, 1995, Proceedings of EMPD’95, 1995 International Conference on, Volume:1, 1996, P67-72;

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5.　陳　平, 徐丙垠, 葛耀中1 一種利用暫態(tài)電流行波的輸電線(xiàn)路故障測距方法1 電力系統自動(dòng)化, 1999, 23 (14) : 29

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