● 摘要
随着社会经济的发展和现代化建设步伐的加快，工农业生产及人民生活的用电量日益增加，对电力的需求量越来越大，要求电网的安全运行也越来越高。而作为连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，己逐渐取代了架空线的位置。同时随着电缆数量的增多及运行时间的延长，电缆故障越来越频繁。电缆发生故障时，由于大部分埋在地下，查找比架空线困难，若故障测距不准，电缆路径不清楚，则会耽误大量时间，造成无法估量的损失。传统的电缆故障测量方法，如电桥法、脉冲反射法以及闪络测试法等在粗略测量故障点方面的技术已比较成熟，但对故障源的定位精度都无法达到1m以下，无法实现精确测量。本论文采用超声检测法进行放电性故障定位，定位精度能达到10cm之内。本文第一部分主要介绍电力电缆的分类及结构特征，各种电缆的特点，以及一些电缆附件。在此基础上分析了导致故障的各种可能原因，以及电力电缆的故障类型，以便做进一步的故障分析。本文第二部分设计与实现本论文的超声测试系统。重点研究测试系统中的试验平台以及软件实现部分。超声测试系统软件部分主要基于虚拟仪器LabVIEW设计，功能包括超声信号以及脉冲电流信号或特高频信号的接收采集、信号数据的存储以及实时分析，历史数据的读取、分析和结论输出。数据分析部分主要包括无限冲击响应滤波（IIR）预处理、脉冲峰值分析、功率谱分析、分数倍频分析（Fractional-octave Analysis）、短时傅立叶瀑布图分析STFT（Short-Time Fourier Transform）和超声振动及声音等级分析。本文第三部分利用超声测试系统进行了放电故障信号的频谱分析和定位分析。频谱分析是针对电力电缆所在的不同环境进行的，主要测量电力电缆放电性故障超声信号在经过传播介质后的信号频谱以及其他参数的变化情况。在此基础上进一步进行了故障源定位方法的研究，定位分析包括精确定位方法以及工程应用的定位方法。其中精确定位法为定量分析法，在理想状态下精度比较高；而工程定位方法为定性分析法，适合于工程实际应用。通过实测，实现了超声测试系统的频谱分析和其他一些参数分析，以及对不同的环境进行了不同的对比测量；并验证了本论文的两种精确定位测量方法，为电力电缆超声定位检测提供了基本试验方法。