电力电缆故障信息中干扰源的消除研究

1前言

电力电缆故障点的迅速、准确定位，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。配网出线过多，电力电缆一端可能采用GIS全封闭变电所，使得电力电缆行波故障测距在实际中则受到许多因素的制约。当故障分量的初始相角较小时，将使暂态行波很弱，造成检测不到行波信号，导致测距失败。母线接线方式的不确定性，相邻并列线路的互感耦合性及线路两端元件的非线性等特性，使行波过程的分析相当复杂，直接影响测距中反射波的识别;同时电缆线路上存在着大量的干扰，其性质与故障点行波极为相似，并与故障点的反射波交织在一起，更增加了识别的难度。本文从研究电压行波在母线处反射和透射特性入手，结合小波分析方法，得出消除干扰行波的一种新方法。

2电力电缆电压行波特性

随频率的变化而变化。分析表明：除非母线处只接有两条同类型电缆，否则，电压行波波头中所含低频成分在母线处发生负反射，在频率高于某个值后发生的是近似全负反射;透射特性上，在低频段透射系数的幅值随母线所接线路数目的增加而减少，而在频率大于某个值后，透射现象快速消失，这可归咎于高频段上母线虚拟接地。而当母线处只连接有两条同类型电缆情况下，低频段无反射现象，发生全透射;而当频率大于某个值后，出现全反射现象。

3暂态电压行波的奇异性检测算法

图 2　暂态行波信号奇异性检测框图

每一暂态行波可计算出几个连续尺度上的小波变换模的极大值 ,并与所给阈值进行比较 ,判断出暂态行波奇异性的位置及大小。再根据奇异点所对应的时间t确定出故障发生的精确位置。

4仿真试验及结果分析

从图5中可以看到，在小尺度1.5(对应主频率2×107)下，小波变换结果与母线1无其它电缆相连时完全一样，可以采用普通单端故障测距方法[5]。在尺度3.75(对应主频率0.833×107)下，已有从其它电缆中透射过来的干扰波(4，5)，但不明显。只要先对小波变换结果设个阈值(正负都有)，完全可以消除它们的干扰。尺度37.5下，中心频率减小为0.833×106，小波变换结果情况较复杂，不易判断;而当尺度进一步增加到75时，更无法区分干扰波。HzHzHz

5结论

5.1如果1条母线上接有多条电力电缆，当其中一条线路发生故障时，产生的电压行波传播到母线处时，其低频部分和高频部分在母线处的反射特性和透射特性很不一样。由于母线处分布电容的存在，在高频段，行波发生全负反射，透射行波不存在;

5.2利用行波的高频段信号在母线处发生全负反射特性，对高频部分信号进行小波变换后，结果中无其他电缆上透射来的干扰波存在，可以利用第一个和第二个到达母线处的行波测距;

5.3由于是利用高频信号实现消除干扰行波，对暂态信号的采样率要求较高。通过其他信号处理方法，有望减小采样率。

参考文献.

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;

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;

3. 熊元新，刘兵，基于行波的电力电缆故障测距方法，高电压技术，2002-1 Vol.28 No.1Ser..No.108, P8-10。

4. [美 ]崔锦泰 .小波分析导论 [M ].西安 :西安交通大学出版社 .1 995

5.　陈　平, 徐丙垠, 葛耀中1 一种利用暂态电流行波的输电线路故障测距方法1 电力系统自动化, 1999, 23 (14) : 29

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