电力电缆故障测距研究及装置实现

电力电缆故障测距研究及装置实现

摘 要

随着电网规模的不断扩大，电缆故障造成的影响和损失也愈来愈大。为了保障电力系统的正常运行，实现对电缆故障的快速、准确定位，电缆故障在线定位研究的重要性日渐凸显。本文研究探讨了电缆故障的离线测距方法、在线定位方法、电缆故障的系统建模、仿真数据的处理分析和虚拟仪器界面开发等方面的内容。

论文首先介绍了电缆故障的产生原因、类型，总结了电缆离线测距法的相关原理，并通过MATLAB软件对电缆故障离线测试方法进行仿真，分析了相应故障测试信号的变化规律。

论文接着介绍了小波分析的基本概念，从多尺度分析和模极大值特性的角度出发，对电缆在线故障测距方法进行了理论性研究，并利用MATLAB软件建立电缆故障在线测距模型并进行仿真。针对波速不确定性影响电缆故障测距精度的问题，论文提出并推导了一种不受波速影响的电缆前后半程的测距公式，在理论上消除了波速对故障测距精度的影响。

最后，论文对故障定位系统的设计和实现情况进行了说明，介绍了小波分析模块、去噪模块、数据采集模块和故障定位模块的工作目的和方法，并给出了用LabVIEW软件开发的虚拟仪器显示界面。

关键词：电缆；故障测距；小波分析；虚拟仪器

论文类型：应用研究

目 录

摘要 I

1 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2电力电缆故障的性质及诊断 1

1.2.1电缆故障发生的原因 1

1.2.2电缆故障的分类方法 2

1.2.3电缆故障测试步骤 2

1.3故障测距研究的现状与研究发展 3

1.3.1电缆故障测距的历史及国内外现状 3

1.3.2电缆故障测距方法的研究发展 3

1.4本文所做的主要工作 4

2 电力电缆故障离线测距方法研究及仿真分析 6

2.1经典电桥法 6

2.1.1基本原理 6

2.1.2评价 7

2.2低压脉冲反射法 7

2.2.1基本原理 7

2.2.2脉冲反射波形的理解 8

2.2.3评价 10

2.3低压脉冲反射法仿真研究 11

2.4直流高压闪络法 14

2.4.1基本原理 14

2.4.2直闪脉冲电流波形 15

2.4.3评价 16

2.5直流高压闪络法的仿真研究 16

2.6冲击高压闪络法 19

2.6.1基本原理 19

2.6.2故障点不击穿时的脉冲电流波形 20

2.6.3故障点直接击穿时的脉冲电流波形 22

2.6.4远端反射电压击穿时的脉冲电流波形 23

2.6.5评价 23

2.7本章小结 23

3 小波分析理论 24

3.1小波变换的基本概念 24

3.1.1基本小波 24

3.1.2小波基函数 24

3.1.3连续小波变换 24

3.1.4离散小波变换 25

3.2多尺度分析及MALLAT算法 25

3.2.1多尺度分析 25

3.2.2 Mallat算法 26

3.3小波变换模极大值与奇异性检测 27

3.4本章小结 28

4 基于小波的电缆故障在线测距方法研究及仿真分析 29

4.1基于小波的电缆故障在线测距系统描述 29

4.1.1电缆故障在线测距的原理 29

4.1.2小波分析在电缆故障测距中的作用 29

4.1.3小波基函数的选取 30

4.2阈值去噪 30

4.2.1噪声与阈值法的作用 30

4.2.2阈值方法描述 31

4.3电缆故障在线测距模型 34

4.4基于小波的电缆故障在线测距仿真 34

4.5不受波速影响的电缆在线故障定位方法研究 39

4.6本章小结 41

5 电缆故障测距系统的设计 42

5.1虚拟仪器 42

5.2基于LABVIEW的电缆故障测距系统 42

5.2.1系统硬件组成 42

5.2.2系统软件工作流程的设计 43

5.2.3系统软件模块的设计 44

5.3本章小结 48

6 结论与展望 49

6.1结论 49

6.2展望 49

参考文献 50