電力電纜故障測距研究及裝置實現

論文編號:ZD1427  論文字數:27312,頁數:55

論文題目：電力電纜故障測距研究及裝置實現
 摘 要

 隨著電網規模的不斷擴大，電纜故障造成的影響和損失也愈來愈大。為了保障電力系統的正常運行，實現對電纜故障的快速、準確定位，電纜故障在線定位研究的重要性日漸凸顯。本文研究探討了電纜故障的離線測距方法、在線定位方法、電纜故障的系統建模、仿真數據的處理分析和虛擬儀器界面開發等方面的內容。
 論文首先介紹了電纜故障的產生原因、類型，總結了電纜離線測距法的相關原理，并通過MATLAB軟件對電纜故障離線測試方法進行仿真，分析了相應故障測試信號的變化規律。
 論文接著介紹了小波分析的基本概念，從多尺度分析和模極大值特性的角度出發，對電纜在線故障測距方法進行了理論性研究，并利用MATLAB軟件建立電纜故障在線測距模型并進行仿真。針對波速不確定性影響電纜故障測距精度的問題，論文提出并推導了一種不受波速影響的電纜前后半程的測距公式，在理論上消除了波速對故障測距精度的影響。
 最后，論文對故障定位系統的設計和實現情況進行了說明，介紹了小波分析模塊、去噪模塊、數據采集模塊和故障定位模塊的工作目的和方法，并給出了用LabVIEW軟件開發的虛擬儀器顯示界面。
 
關鍵詞：電纜；故障測距；小波分析；虛擬儀器

論文類型：應用研究

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 錄
摘要 I
1 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2電力電纜故障的性質及診斷 1
1.2.1電纜故障發生的原因 1
1.2.2電纜故障的分類方法 2
1.2.3電纜故障測試步驟 2
1.3故障測距研究的現狀與研究發展 3
1.3.1電纜故障測距的歷史及國內外現狀 3
1.3.2電纜故障測距方法的研究發展 3
1.4本文所做的主要工作 4
2 電力電纜故障離線測距方法研究及仿真分析 6
2.1經典電橋法 6
2.1.1基本原理 6
2.1.2評價 7
2.2低壓脈沖反射法 7
2.2.1基本原理 7
2.2.2脈沖反射波形的理解 8
2.2.3評價 10
2.3低壓脈沖反射法仿真研究 11
2.4直流高壓閃絡法 14
2.4.1基本原理 14
2.4.2直閃脈沖電流波形 15
2.4.3評價 16
2.5直流高壓閃絡法的仿真研究 16
2.6沖擊高壓閃絡法 19
2.6.1基本原理 19
2.6.2故障點不擊穿時的脈沖電流波形 20
2.6.3故障點直接擊穿時的脈沖電流波形 22
2.6.4遠端反射電壓擊穿時的脈沖電流波形 23
2.6.5評價 23
2.7本章小結 23
3 小波分析理論 24
3.1小波變換的基本概念 24
3.1.1基本小波 24
3.1.2小波基函數 24
3.1.3連續小波變換 24
3.1.4離散小波變換 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小波變換模極大值與奇異性檢測 27
3.4本章小結 28

4 基于小波的電纜故障在線測距方法研究及仿真分析 29
4.1基于小波的電纜故障在線測距系統描述 29
4.1.1電纜故障在線測距的原理 29
4.1.2小波分析在電纜故障測距中的作用 29
4.1.3小波基函數的選取 30
4.2閾值去噪 30
4.2.1噪聲與閾值法的作用 30
4.2.2閾值方法描述 31
4.3電纜故障在線測距模型 34
4.4基于小波的電纜故障在線測距仿真 34
4.5不受波速影響的電纜在線故障定位方法研究 39
4.6本章小結 41
5 電纜故障測距系統的設計 42
5.1虛擬儀器 42
5.2基于LABVIEW的電纜故障測距系統 42
5.2.1系統硬件組成 42
5.2.2系統軟件工作流程的設計 43
5.2.3系統軟件模塊的設計 44
5.3本章小結 48
6 結論與展望 49
6.1結論 49
6.2展望 49
參考文獻 50