电缆-架空线混合线路故障行波测距方法的-研究

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1、华北电力大学硕士学位论文求得故障距离的方法，但这种方法无法克服故障电阻对测距精度的影响[2~4]。2004 年，武汉大学的陈允平教授和龚庆武、肖文峰等提出基于全球定位系统GPS的双端电气信息故障测距方法。该故障测距方法不会受到故障电阻的影响，逐渐成为近期测距研究的热点。近年来，随着小波分析的广泛应用，许多学者提出了许多基于小波分析的测试信号处理和故障测距方法。电力线路故障时，对测试信号的消噪处理直接影响到故障测距的精确程度，电缆故障测试信号含有大量高频非平稳信号，利用传统的消噪方法效果不是很理想[5]，小波分析由于

2、良好的时频局部性，适合于处理电缆测试中的非平稳信号。非线性小波变换阈值消噪方法具有广泛的适应性和较快的计算速度，但阈值选取直接关系到信号处理的质量，阈值的选取是小波阈值消噪研究中的一个重要问题[6]。文献[7]提出通过设定先验因子确定各层小波系数阈值来进行消噪的方法，但此方法的消噪效果会受到先验因子的影响。在利用行波测量电缆故障测距离时，文献[8]提出用二进小波变换对放电脉 冲和反射脉冲进行分析实现故障测距的方法；文献[9]提出了基于小波变换模极 大值的行波法与阻抗法相结合的单端故障测距方法。文献[10]提出了一种

3、基于分布参数模型的区段故障定位法，该方法实现较为简单，但没有考虑伪根问题，使故障测距的精度降低。文献[11]提出了基于波速归一算法的双端测距法，理论上排除了由于线路参数引起的波速度不一致的影响，加大了行波测距法的应用范围，但对于电缆和架空线接头处的故障无法判断。综上所述，电力线路故障测距研究主要集中在利用单端或双端电气量测距，电缆的测距方法集中在利用小波变换对信号奇异点的敏感性，通过对电缆不同类型的电信号进行变换，以模极大值描述电缆的故障特征，最后求出故障距离。上述电缆故障测距方法的研究取得了一定的成果，但因电缆-

4、架空线混合线路参数与单一的电缆和架空线不同，对行波法来说存在波阻抗改变、输电线材质不同导致波速不一致等问题。另外，信号在传播过程中发生衰减，造成信号脉冲上升沿的平缓，此时小波分析法的测距精度会下降，并可能出现较大偏差的情况。因此，深入研究电缆-架空线混合线路的模型，根据其测试信号波形的特点，寻找合适的行波测试信号消噪算法，提高故障测距的精度具有重要的意义和实用价值。1.3论文的主要工作电缆-架空线混合线路故障测距是电力线路故障点定位的重要内容，是保证故障能否快速排除的关键。针对行波测距在电缆-架空线混合线路应用中存

5、在的问题，本文将展开以下的研究工作：2华北电力大学硕士学位论文（1）分析行波在电缆-架空线混合线路中的传播规律以及目前行波测试方 法的原理，利用ATP/EMTP对不同故障类型及测试方法进行仿真和分析，为进一步的故障测距研究打下基础。（2）研究小波阈值去噪的方法及阈值的确定问题。通过对比分析不同阈值时候的消噪效果，寻找适合线路故障测距的小波阈值确定方法。（3）研究故障点距离的计算方法。针对电缆-架空混合线路上行波信号在连接处发生突变的特点，找到合适的计算电缆-架空混合线路故障距离的方法。（4）搭建电力电缆-架空线故障

6、测距系统，实现故障信号的消噪和奇异点检测，实现电缆-架空线混合线路的故障测距。3华北电力大学硕士学位论文第2章电力线路故障测试及行波测距分析1.3电力电缆和架空线的电气特性分析2.1.1电力线路的等效电路电力电缆和架空线都属于传输线的一种，当传输线的几何长度大于或等于线上传输电磁波的波长时，称之为长线。随着线路所传送行波的电压的升高，外皮和芯线间的位移电流也越来越大。而且芯线中的电流还会产生交变磁场，此交变磁场又会生出自感电动势。因此，行波在线路的传输过程不能用集中参数模型来代替，而是应该把线路看成由无数的电阻、电

7、导、电容和电感元件按图2-1连接方式组成。设想它由许多无穷小的长度元dx组成，每一长度元dx具 有电阻R0dx和电感L0dx，而两导线间具有电容C0dx和电导G0dx。图2-1均匀传输线模型由均匀传输线电路模型可推导出以下方程−−∂u∂x∂i∂x==∂iRiL+00∂t∂uGuC+00t∂(2-1)该方程的解可表示成如下形式。。。UUU(2-2)=++−。。 。III=−+−。。。。式中，U+、I+称为入射波电压和入射波电流；U称为反射波电压和反射−、I−波电流。4华北电力大学硕士学位论文图

8、2-2电缆-架空线混合线路模型当电力线路为电缆-架空线混合线路时，行波传播到架空线侧时，利用均匀传输线路模型可推导出以下方程∂∂−=+uRiLi0,k0,k∂∂xt∂∂iGuCu−=+∂∂x0,k0,kt该方程的解可表示为如下形式(2-3)UU+U=+-kkIIIkk+-=+(2-4)、Uk、Uj-、Uk-称为电缆