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随着我国经济建设的不断发展,电缆应用成本降低及城市电网的不断改造和完善,电力电缆在配电网中得到广泛应用,随之而来的电力电缆故障也越来越多。电力电缆故障威胁到电力系统运行的稳定性和安全性,因此研究出快速准确的电缆故障测距方法是十分必要的。本文分析了电力电缆故障时行波的暂态特性,在此基础上研究了基于Hilbert-Huang变换电力电缆行波故障测距方法,用来提高电力电缆故障测距的准确性和可靠性。
Hilbert-Huang变换(HHT)是一种全新的信号处理方法,具有自适应性,根据信号本身的特性进行分解,不需要选用基函数,在处理暂态突变信号或发生微弱变化的信号方面与小波变换相比具有明显的优势。该方法首先通过经验模态分解(EMD)将信号分解为若干个IMF分量之和,提取第一个IMF分量,依据HHT分析方法的时频聚集性,和EMD分解的自适应性,对信号进行奇异性检测,找出高频分量IMF1的模极大值点,即行波波头到达测量端的时刻,根据时间间隔计算故障距离。
本文对基于Hilbert-Huang变换的电缆故障测距方法进行理论性的分析,并通过MATLAB/Smuilink建立电力电缆故障仿真模型,应用HHT对仿真波形进行分析计算,并把仿真分析结果与小波变换分析结果相比较,结果表明选用Hilbert-Huang变换作为时频分析工具,可以有效的对电缆故障暂态行波信号进行分析,不受故障类型、位置及过渡电阻的影响,测距精度较高。由于建模仿真的测距相对较理想化,与实际存在误差;在实际短距离电缆线路故障测距中,由于故障点距离测试端较近,在进行测量时容易形成测量盲区。本文又利用Hilbert-Huang变换方法对低压脉冲反射法实际采录到的故障波形进行分析,计算故障距离,结果表明测量精确度高,误差小,减小了短距离故障测距的盲区。全文通过建模仿真和实测分析结果表明,Hilbert-Huang变换方法提高了电缆故障测距的精确度和可靠性。