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。配網出線過多，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，將使暫態行波很弱，造成檢測不到行波信號，導致測距失敗。母線接線方式的不確定性，相鄰并列線路的互感耦合性及線路兩端元件的非線性等特性，使行波過程的分析相當復雜，直接影響測距中反射波的識別;同時電纜線路上存在著大量的干擾，其性質與故障點行波極為相似，并與故障點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：除非母線處只接有兩條同類型電纜，否則，電壓行波波頭中所含低頻成分在母線處發生負反射，在頻率高于某個值后發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所接線路數目的增加而減少，而在頻率大于某個值后，透射現象快速消失，這可歸咎于高頻段上母線虛擬接地。而當母線處只連接有兩條同類型電纜情況下，低頻段無反射現象，發生全透射;而當頻率大于某個值后，出現全反射現象。

3暫態電壓行波的奇異性檢測算法

圖 2　暫態行波信號奇異性檢測框圖

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

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1無其它電纜相連時完全一樣，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來的干擾波(4，5)，但不明顯。只要先對小波變換結果設個閾值(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;而當尺度進一步增加到75時，更無法區分干擾波。HzHzHz

5結論

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

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

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

參考文獻.

1.J.David Mintz, FAILURE ANALYSIS OF POLYMERIC-INSULATED POWER CABLE. IEEE Transaction Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-103, N0.12. December 1984, P3448-3453;

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

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