小波變換理念下電力電纜障礙測距體系的研究

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1、小波變換理念下電力電纜障礙測距體系的研究ok3.a),在2001年為6.1次/(100km.a),相比經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家高出10倍左右。此外,據(jù)了解,電力系統(tǒng)部門在20世紀(jì)七八十年代里投入運(yùn)行的XLPE絕緣電力電纜產(chǎn)品,在這幾年里基本已經(jīng)進(jìn)入了高故障率時(shí)期。其中大約只有30%的電纜線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)。大部分單位由于投資規(guī)模的限制,造成很多陳舊電纜超期運(yùn)行,以至于電纜運(yùn)行故障得不到有效控制。煤礦電纜故障跟煤礦安全關(guān)系密切,據(jù)統(tǒng)計(jì),很多煤礦事故都是由井下電纜故障引起的[5]。例如:1998年10月9日21時(shí),在河南省的某煤礦井下電纜著

2、火,引發(fā)瓦斯爆炸,導(dǎo)致兩名工人死亡。經(jīng)過對事故的調(diào)查,由于井下電纜老化失修,發(fā)生漏電故障,導(dǎo)致了事故的發(fā)生。由煤礦地面變電所到井下中央變電站這段輸電電纜距離長,環(huán)境惡劣,故障發(fā)生率高,這段電纜一旦出現(xiàn)故障,將造成整個(gè)井下斷電,不僅影響生產(chǎn),還對井下安全造成巨大威脅。而且這段電纜的故障尋測起來十分困難,往往要花費(fèi)大量時(shí)間,造成不可估量的損失。因此迅速、準(zhǔn)確地確定由煤礦地面變電所到井下中央變電站這段電纜的故障點(diǎn),可以減少井下事故,提高井下供電可靠性,減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電帶來的損失[3]。1.2電纜故障的原因如果我們對電纜故障產(chǎn)生

3、的原因有所了解,就可以在一定程度上避免電纜故障的發(fā)生,這對于快速測距是十分必要的。煤礦電纜故障的原因大致可歸納為以下幾類[1]:(1)電纜的機(jī)械損傷由機(jī)械因素造成的損傷是電纜故障形成的主要原因之一,如果電纜受到某些機(jī)械震動(dòng)、沖擊等就有可能造成電纜絕緣裂損,即使是輕微的損傷也有可能在一段時(shí)期后發(fā)展成為電纜故障。(2)絕緣受潮引起電纜故障。這種情況大多是由電纜中各結(jié)構(gòu)之間封閉不良引起的。(3)絕緣老化變質(zhì)引起電纜故障,大多數(shù)的絕緣過早老化現(xiàn)象是由電纜過熱造成的。(4)電壓過高,超過額定電壓有可能使電纜絕緣擊穿,形成故障。(5)材料

4、、制作工藝不良將導(dǎo)致電纜參數(shù)不穩(wěn)定,直接影響電纜質(zhì)量。(6)環(huán)境因素導(dǎo)致護(hù)層腐蝕,造成電纜故障。1.3電纜故障的性質(zhì)與分類電纜故障從形式上可分為斷線故障,短路故障,接地故障以及多種形式并存的故障。斷線故障指的是電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線斷開;接地故障是指導(dǎo)體對外皮或?qū)w之間的絕緣下降,不能承受正常運(yùn)行電壓。實(shí)際的故障組合型式是多樣的,圖1-1給出了可能性較大的幾種故障形式。說明:表中Z0為電纜的波阻抗值,一般在10~40Ω之間。以上分類的目的是為了方便選擇測試方法,根據(jù)目前流行的故障測距技術(shù),開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法,高阻故障

5、要用沖擊閃絡(luò)法,而閃絡(luò)性故障可用直流閃絡(luò)法測試。在電纜的各類故障中,單相接地故障出現(xiàn)的幾率最高,約占整個(gè)故障總數(shù)的80%左右,其次是兩相短路故障,約占到12%以上,接下來就是兩相接地短路故障,它的幾率相對小一些,約占2%~3%,三相接地短路故障幾率則更小,約占1%~3%,而且大多數(shù)都是由單相或兩相故障發(fā)展而來的。單相接地故障容易引起電源三相不對稱,引起設(shè)備工作失常,擴(kuò)大事故范圍,影響供電的可靠性。因此,研究出現(xiàn)幾率最高的單相接地故障是十分必要的。2電纜線路的行波過程與建模電纜故障發(fā)生后[1][2][3]下一頁ok3atlab仿

6、真..........44-524.1Matlab仿真模型..........44-454.2模型各參數(shù)設(shè)定..........45-464.3仿真結(jié)果..........46-504.4尺度選擇對測距精度的影響..........504.5采樣頻率對精度的影響..........50-514.6本章小結(jié)..........51-525測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)..........52-725.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)..........525.2前置機(jī)硬件設(shè)計(jì)..........52-625.3RS485通信電路設(shè)計(jì).......... 下

7、一頁ok3ulink動(dòng)態(tài)仿真工具、電力系統(tǒng)工具箱、信號(hào)處理工具箱、控制工具箱進(jìn)行仿真,并對仿真結(jié)果進(jìn)行計(jì)算處理。結(jié)果表明db4小波能夠滿足分析電纜故障行波提取故障行波波頭,確定故障行波波頭到達(dá)檢測端時(shí)刻的要求,而且在1MHz采樣頻率時(shí)精度達(dá)到了0.128%。同時(shí)也得出了故障點(diǎn)過渡電阻對測距精度無影響;故障點(diǎn)距離測試點(diǎn)越遠(yuǎn)測距精度越高;db4小波尺度二下精度最高;采樣頻率越高精度越高的結(jié)論。