基于行波的多端电缆故障定位研究

摘要

随着社会的飞速发展，电力电缆，尤其是地下电缆得到了越来越广泛的应用。电缆占地面积小，供电可靠，对人身比较安全，越来越得到了社会的认可。但随着运行年限的增长，电缆发生故障的概率也逐渐增大，一旦发生故障将会带来较大的经济损失。因此电力电缆的精准故障定位具有十分重要的意义。
　　论文对行波测距的基本原理进行了一定的介绍。首先介绍了行波的形成原因与传播过程，包括行波的波动方程，折射与反射现象。由于三相线路存在较强的耦合现象，需要进行相模变换，论文提出的定位算法就是基于对解耦后的α模量的分析。对于行波在网络拓扑中多次反射后的极性进行了分析，并介绍了典型的行波测距方法。
　　论文提出一种新颖的针对老化双端电缆的故障定位方法。本方法基于小波变换后的极性分析，要求每个母线端的行波测点能够同步获取信号。利用小波工具对各相电压的相模变换后的模量进行处理，将每个母线端测点侦测到的第一个与第二个行波信号的到达时刻准确的辨识出来。老化电缆的各项参数随运行年限的增长变化较大，对行波在电缆上的传播速度也产生很大影响，本文提出的方法能够规避行波波速变化对测量精度的影响。即使故障点十分贴近母线，本文的方法也是有效的。
　　论文提出了针对多端老化电缆的行波故障定位新方法。对于三端电力电缆线路的故障定位，分别对连续三端与T型三端线路进行讨论，采用各端测点测到的第一个行波的到达时刻，利用他们之间的数学关系分析出故障区段，然后利用故障区段两端的数据进行双端法故障定位。然后推而广之，对于多端电力电缆的故障定位，利用判别矩阵先判定出故障区段，然后利用故障区段两端的数据进行双端法故障定位。
　　论文采用EMTP/ATP仿真软件和MATLAB滤波对在各种接线类型下电缆中遇到的各种因素进行了仿真分析。仿真实验表明:本文提出的方案有着非常高的精确度。它在计算所有故障类型的时候都显示了精确的结果。而且，它对电压过零点时发生的故障同样有效，而这对于其他单纯利用行波测距的方法来说是个比较棘手的问题。