电力电缆故障测距研究及装置实现

论文编号:ZD1427  论文字数:27312,页数:55

论文题目：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

Thesis topic: the power cable fault location research and device

ABSTRACT

    With the enlargement of power grid scale, cable fault caused by impact and losses are more and more. In order to guarantee the normal operation of the power system, to realize cable fault fast, accurate positioning, on-line power cable fault location research highlights the growing importance. This paper discusses the cable fault off-line ranging method, positioning method of cable fault, system modeling, simulation data processing analysis and virtual instrument interface development aspects.
    The thesis first introduces the cable fault causes, types, summed up the cable line location using related principles, and through MATLAB software for cable fault test methods for simulation, analysis of the corresponding fault test signal changes in the law.
     Then the thesis introduces the basic concept of the wavelet analysis, from the multi-scale analysis and maximum value characteristic point of view, the cable line fault location method has carried on the theoretical research, and use MATLAB software to establish on-line power cable fault location model and simulation. Aiming at the uncertainty influence of velocity of cable fault location accuracy problems, this paper puts forward and deduced a avoiding wave speed influence cable and half ranging formula, in theory eliminate wave velocity on the fault location accuracy.
     Finally, the fault location system design and implementation are described, introduced the wavelet analysis module, denoising module, data acquisition module and a fault positioning module working objective and method, and gives a LabVIEW software development virtual instrument display interface.

Key words: power cable; fault location; wavelet analysis; virtual instrument

Type of thesis: Application Research

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