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(zhǔn)確定位，能夠提高供電可靠性，減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電損失。配網(wǎng)出線過(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(cè)距在實(shí)際中則受到許多因素的制約。當(dāng)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(cè)不到行波信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)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(guò)程的分析相當(dāng)復(fù)雜，直接影響測(cè)距中反射波的識(shí)別;同時(shí)電纜線路上存在著大量的干擾，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(shí)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(jié)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(fā)生負(fù)反射，在頻率高于某個(gè)值后發(fā)生的是近似全負(fù)反射;透射特性上，在低頻段透射系數(shù)的幅值隨母線所接線路數(shù)目的增加而減少，而在頻率大于某個(gè)值后，透射現(xiàn)象快速消失，這可歸咎于高頻段上母線虛擬接地。而當(dāng)母線處只連接有兩條同類型電纜情況下，低頻段無(wú)反射現(xiàn)象，發(fā)生全透射;而當(dāng)頻率大于某個(gè)值后，出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。

3暫態(tài)電壓行波的奇異性檢測(cè)算法

圖 2　暫態(tài)行波信號(hào)奇異性檢測(cè)框圖

每一暫態(tài)行波可計(jì)算出幾個(gè)連續(xù)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(jù)奇異點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t確定出故障發(fā)生的精確位置。

4仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析

從圖5中可以看到，在小尺度1.5(對(duì)應(yīng)主頻率2×107)下，小波變換結(jié)果與母線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(cè)距方法[5]。在尺度3.75(對(duì)應(yīng)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(duì)小波變換結(jié)果設(shè)個(gè)閾值(正負(fù)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(jié)果情況較復(fù)雜，不易判斷;而當(dāng)尺度進(jìn)一步增加到75時(shí)，更無(wú)法區(qū)分干擾波。HzHzHz

5結(jié)論

5.1如果1條母線上接有多條電力電纜，當(dāng)其中一條線路發(fā)生故障時(shí)，產(chǎn)生的電壓行波傳播到母線處時(shí)，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(fā)生全負(fù)反射，透射行波不存在;

5.2利用行波的高頻段信號(hào)在母線處發(fā)生全負(fù)反射特性，對(duì)高頻部分信號(hào)進(jìn)行小波變換后，結(jié)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(dá)母線處的行波測(cè)距;

5.3由于是利用高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)消除干擾行波，對(duì)暫態(tài)信號(hào)的采樣率要求較高。通過(guò)其他信號(hào)處理方法，有望減小采樣率。

參考文獻(xiàn).

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