【摘 要】
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现代社会离不开电力供应,而电力电缆是电力运输的主要组件。电力系统的迅速发展导致了运营中的线路数量和长度的大幅增加,电缆事故发生频率也随之增加。电力电缆安全性将直接影响到能源的供应和社会的稳定运行,及时发现电缆故障具有重大意义。目前普遍使用的电缆故障检测仪大都无法精确定位电缆故障点,而国外的LIRA故障检测仪价格高昂,使用成本较高。针对这一问题,本文研究了基于输入阻抗谱的电缆局部故障检测方法,并提出
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现代社会离不开电力供应,而电力电缆是电力运输的主要组件。电力系统的迅速发展导致了运营中的线路数量和长度的大幅增加,电缆事故发生频率也随之增加。电力电缆安全性将直接影响到能源的供应和社会的稳定运行,及时发现电缆故障具有重大意义。目前普遍使用的电缆故障检测仪大都无法精确定位电缆故障点,而国外的LIRA故障检测仪价格高昂,使用成本较高。针对这一问题,本文研究了基于输入阻抗谱的电缆局部故障检测方法,并提出一种基于相移常数的故障定位方法;设计了一款便携式电缆故障定位仪,使用故障电缆进行实测和验证,实现了故障定位方法的应用。本文的主要内容如下:（1）基于传输线理论搭建电缆模型。分析了电缆的分布参数;探究了输入阻抗谱和传播系数以及特征阻抗之间的关联;建立故障电缆的参数模型;研究了电缆分布参数会受到局部破损影响;确定了局部破损能对电缆输入阻抗谱产生影响。（2）改进了电缆故障定位方法。利用电缆局部故障能影响输入阻抗谱的特性,利用积分变换实现了输入阻抗谱从频率到与电缆长度相关的空间域的转换。提出了一种基于相移常数的故障定位算法,其具有更好的高频特性和更高的定位精确度,并通过仿真进行了对比验证。（3）设计了阻抗采集方案,主要采用放大器作为自动平衡电桥的主体,利用AD8302做增益和相位差测量。并提出一种基于相移的相位极性判定设计,提升了系统精度。设计了硬件系统方案,主要包括信号源设计和滤波器设计、供电装置设计、USB传输设计、以及ZYNQ主控系统设计。（4）搭建了测试平台,对实际电缆进行数据采集,并对测试结果进行故障定位。验证了本系统设计的可行性。对系统各功能模块进行验证和调试,并对测量误差进行改进。
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