Page 43 - 电力与能源2024年第四期

冯晨立：基于行波法的电力电缆故障定位技术研究 437

结果。 2.3 故障行波定位原理
本文以单端信息测距法存在的不足为基础， （1）暂态行波特点。故障电缆产生的故障脉
在双端信息测距法中，利用对差动电流保护原理 冲是一种暂态行波。该暂态行波沿线路向远离故
的运用，实现对相关问题的解决，并设计出故障定 障的位置传播，在阻抗不变的地方进行反射、透
位系统，从而提高对故障电缆的定位速度和精度。 射，并不受饱和电流互感器、过大电阻等因素的干
扰，它在波动性、传递速率上都具有明显的特点。
2 电缆故障定位系统装置的设计
（2）双端行波定位。本文提出的小波转换原
2.1 定位仪硬件电路设计 理在继电器中得到了普遍的运用，并对其进行了
定位仪整体结构如图 1 所示。定位仪包括脉 数值计算，结果表明，这一原理同样可以用于对电

冲产生单元、控制单元、采样单元和手持显示终端 缆故障进行分析。本文提出了一种基于傅里叶变
单元。此外，它还包含了高速存储单元、与手持终 异的小波变换方法，该方法可以对非稳定的数据
端的通信模块以及网络模块。 进行分析与辨识，并可以对暂态数据进行高效地
分析与处理。利用小波的作用，可以有效地对具

有奇异性的涨落信号进行分析，其中涨落信号的
模态最大涨落在原来的一些点处是非连续性的，
而且是非导数的；通过对小波进行转换，能够对两
类信号进行精确的区域分析，并对噪声干扰进行
［6］
精确识别 。
3 故障行波定位应用

图 1 定位仪整体结构
3.1 故障定位实例
采样单元主要包括 ADC 采样模块和 ADC 采 以故障行波脉冲抵达 M 端和 N 端所需的时
样驱动模块。ADC 采样模块实现高速采样，ADC 间差为依据，本文选择某条输电电缆，并在变电站
采样驱动模块保障待测信号到 ADC 之间的信道
和电缆终端与接地线的搭接处，分别对检测终端
质量。磁隔离选用 Mini-Circuits 公司的射频变压 进行了安装，其安装情况具体如下 。
［7］
器 ADTl-1。显示终端只进行简单的图形显示，完 在对故障进行定位时，所使用的监测终端包
整的人机交互软件不在此阶段研发范围。 括了采集单元和供电单元，利用 APN/GPRS 可
2.2 高压电缆故障参数 以在系统后台接收到监测信息，并且还可以在后
高压电缆故障是指在电力供应过程中发生的
台存储数据并对故障定位进行分析，同时无线通
扰动，导致电缆局部参数状态发生变化。高压电
道可以向电缆运维监控中心实时传送故障定位信
缆包括电阻、电感、电导等连接元件，这些元件共
息，从而可以对故障点进行精确定位。故障定位
同构成了高压电缆的主要电气参数。将各单位的
框架的构成如图 2 所示。
电阻量、电感量和电导量进行合并后，可以获得电
缆的一次参数 。
［5］
从理论上讲，这些电缆的参量必须在整个线

缆中平均分配，并且随着电缆长度的增加或减少
成正比地增加或减少。此外，这些电缆参量必须 图 2 故障定位构架的构成
符合其核心及屏蔽层的需求，而且必须具备在多 3.2 软件模块总体设计
［6］
个核心之间使用的能力 ，并且受位置与时间的 以下是一个详细的运行环境。
影响不大，仅取决于电缆的构造和材质。 电脑：原厂生产的工业电脑、2 TB 的硬碟、