郝博

遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心（遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院） 遼寧沈陽(yáng) 110000

1 行波定位法

電壓與電流以波的形式在電纜中傳播。當(dāng)線路正常運(yùn)行情況下，其波形為正余弦波；若線路有故障發(fā)生時(shí)，故障點(diǎn)的電流電壓會(huì)有故障行波分量產(chǎn)生，其波形會(huì)在阻抗不匹配點(diǎn)發(fā)生畸變，在該點(diǎn)發(fā)生反射或折射現(xiàn)象，部分或全部的波形將會(huì)傳輸至線路兩端。通常故障行波的波形成分中包含不同的頻率分量，每一種頻率分量的傳播速度和衰減速度都不同，因此，在傳輸過(guò)程中就會(huì)失真出現(xiàn)色散現(xiàn)象[1]。

2 小波變換理論

一般情況下，小波變換主要由連續(xù)小波變換和離散小波變換兩種變換組成。對(duì)任意的函數(shù)的連續(xù)小波變換定義為：

將式（1）稱為一個(gè)小波序列。 ),( baWf叫做小波變換系數(shù)，其中a 代表伸縮因子，b 代表平移因子。

圖1 開(kāi)路故障的反射波形圖

圖2 短路故障的反射波形

離散小波變換：實(shí)際應(yīng)用中需要把連續(xù)的小波離散化，離散化后的小波函數(shù)為：

在分析處理電纜故障信號(hào)中經(jīng)常采用以小波變換為基礎(chǔ)的模極大值法。故障信號(hào)的突變點(diǎn)與模極大值點(diǎn)是相對(duì)應(yīng)的，在故障信號(hào)時(shí)域中獲取奇異點(diǎn)，從而可以精確的找到信號(hào)到達(dá)的時(shí)刻。通過(guò)對(duì)大量的小波基函數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算后，本設(shè)計(jì)采用db5 小波來(lái)分析電纜故障信號(hào)[2]。

3 MATLAB 仿真分析

選用Matlab 進(jìn)行搭建模型，假設(shè)出現(xiàn)單相接地故障。

模型中的參數(shù)為：系統(tǒng)為理想電源，輸入電壓110kv，頻率為50Hz；三相變壓器電壓變換等級(jí)為110/10kv；電纜總長(zhǎng)L 為20km；

在各類電纜故障種類中，單相接地故障是最經(jīng)常產(chǎn)生的，約占所有故障總數(shù)中的80%；兩相短路故障發(fā)生頻率占據(jù)第二，大約超過(guò)12%。[3]電纜長(zhǎng)度為固定值20km，通過(guò)調(diào)整Line1 的長(zhǎng)度可以模擬出故障發(fā)生的位置，并且通過(guò)改變?nèi)喙收习l(fā)生器便可以搭建出任意故障類型。此次仿真設(shè)置Line1=8km。

由結(jié)果可以看出，電壓在故障點(diǎn)處發(fā)生了明顯的波動(dòng)，更清晰的看出在故障點(diǎn)處的反射波形中因外界的噪聲信號(hào)而引起多個(gè)反射波，如果此時(shí)進(jìn)行定位將會(huì)非常困難且不準(zhǔn)確，因此，我們可以利用小波變換獲取故障電纜信號(hào)，采取模極大值法進(jìn)行定位。Matlab中的Wavemenu 中含有dbN 系列小波，本次采用db5 小波對(duì)A相故障電壓進(jìn)行三層分解[4]。

d1、d2 和d3 都是高頻信號(hào)，通過(guò)對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行模極大值序列分析，可獲取行波到達(dá)時(shí)間，采集到的起點(diǎn)是584 點(diǎn)，終止位置為678 點(diǎn)，代入測(cè)距公式得：

相對(duì)誤差為：

經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際故障距離比較可知，相對(duì)誤差較小，說(shuō)明采用小波變換的故障測(cè)距方法比傳統(tǒng)的誤差小，提高了測(cè)量精度，證明了小波測(cè)距的有效性。

4 結(jié)語(yǔ)

在電力系統(tǒng)維護(hù)工作中，快速且準(zhǔn)確的確定故障位置才能及時(shí)安全地解決線路故障隱患，從而確保電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。本文以小波變換為工具，應(yīng)用在電纜故障診斷定位中。先用matlab 搭建模型進(jìn)行仿真，接著利用小波分析包對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行分解，提取有效信號(hào)，確定故障波形的奇異點(diǎn)。仿真結(jié)果表明將小波變換用于電纜故障定位中成果顯著，既能提高定位的可靠性又能提高故障點(diǎn)測(cè)量的精度。