基于相位法的电缆故障测距方法的研究

摘要

随着电力电缆使用量的不断增多，电缆发生故障的次数也在逐年增加，如何快速准确的找到故障点位置成为电力工作者重点关注的问题。本文首先介绍了电缆故障定位的基本理论方法，包括故障类型判断，故障距离粗测和故障精确定点，总结了国内外各种电缆故障测距的理论和实现方法，并对各种方法进行详细对比。根据电缆分布参数理论和行波在电缆中的传播特性，对故障电缆中行波信号的传播特性做了深入分析，并建立了故障电缆内的行波传播模型。
　　然后介绍了相位法测距原理，对其测距方法进行详细分析，根据故障电缆内的行波传播模型，推导出电缆发生短路和断路两种故障时的测距计算公式。针对低频信号测距误差大，高频信号无法测量电缆全长的问题提出多频测相方法，给出了选择频率的步骤，先利用低频信号保证测量电缆全长，逐渐增加信号频率来分别测量故障距离中每一权位的数值，直到得出测距结果。同时对三种常用的相位差鉴别方法进行详细分析，根据实际情况和系统需求，最终选择模拟乘法器法进行相位差鉴别，并根据建立的行波传播模型得到计算相位差的表达式。利用多频测相的相位法测距原理在MATLAB上建立电缆故障测距模型，利用两路同频的正弦交流信号，一路作为入射信号注入电缆，另一路作为对比信号，将对比信号与返回信号一同经过乘法器和低通滤波器后便可得到信号的直流分量，直流分量中包含相位差信息，利用此相位差便可以得到故障距离，解决了反射信号难以识别，反射信号到达时间点难以确定的问题。
　　最后根据仿真时建立的模型设计了电缆故障测距系统，系统分为信号发生器电路，乘法器电路，低通滤波器电路，中央处理器电路和上位机五个部分，对每部分的电路设计进行详细介绍，制定出系统运行的总流程图。搭建系统硬件电路，完成电路板焊接和系统调试，分别设置电缆为末端短路和断路故障并利用系统进行测距实验，测距结果达到预期目标，证明了系统的可行性。

目录

第一个书签之前

摘 要

Abstract

Contents

1绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究状况

1.3 论文主要研究内容

2电缆故障测距基本原理

2.1 电缆故障测距方法

2.2 电缆线路分布参数理论

2.3 电缆行波传播理论

2.4 行波在故障电缆中的传播特性及数学模型

2.5 本章小结

3相位法测距原理及仿真分析

3.1 相位法测距原理

3.2 多频测相原理

3.3 鉴相方法的比较分析

3.4 MATLAB建模仿真分析

3.5 本章小结

4电缆故障测距系统设计及实验测试

4.1 系统总体结构

4.2 信号发生器电路

4.3 乘法器电路

4.4 低通滤波器电路

4.5 中央处理器电路

4.6 系统主程序设计

4.7 系统电路搭建及实验测试

4.8 本章小结

5总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间主要成果