【正文】 摘要 I 摘要 電力電纜斷線故障測(cè)距技術(shù)己經(jīng)基本成熟，架空線路在線故障測(cè)距技術(shù)也日趨成熟并開始得到廣泛地推廣應(yīng)用，雖然電力電纜在線故障測(cè)距技術(shù)還不成熟，但是電力系統(tǒng)對(duì)電力電纜在線故障測(cè)距的需求卻越來(lái)越急迫。要實(shí)現(xiàn)電力電纜的在線故障測(cè)距，必須考慮的幾個(gè)難題是 :中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)是否能產(chǎn)生有效的故障暫態(tài)行波；故障信息在傳播過(guò)程中的特性；故障點(diǎn)的特性對(duì)故障行波的影響；故障信息在測(cè)量點(diǎn)的變化特性；如何準(zhǔn)確確定故障行波到達(dá)時(shí)刻等。 本文分析了行波故障測(cè)距方法的特點(diǎn)，明確了各類行波故障測(cè)距方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在比較了行波測(cè)距法與阻抗 測(cè)距法的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)行波測(cè)距法優(yōu)于阻抗測(cè)距法，因此采用低壓脈沖法實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距。 關(guān)鍵詞 ： 電力電纜；行波；故障測(cè)距 ABSTRACT II ABSTRACT Offline fault location for power cable and online fault location for overhead transmission line have been acplished in the past several decades. Nowadays power cable systems are in great need of online fault location technologies .Before achieving. this goal, several important and difficult problems should be thought of carefully .First, whether or not can effective traveling wave due to cable fault be found to locate the fault point in cable system whose transformer neutral point not directly grounded? Second ,what39。s the characteristic of the traveling wave during its propagation? Third, will the fault point characteristic affect the traveling wave ? Fourth ,how will the traveling wave change at the measuting point? And the last but not the least ,how to determine accurately the arriveal time of the traveling wave. This paper analyses the traveling wave the characteristics of fault location ,and we know lines of the various methods of wave fault location advantages and disadvantages。 In paring the lineranging law and the impedance ranging law, on the bast of we found in the power cable fault location in lineranging method is better than the impedance ranging law ,we decision used to lowvoltage pulse method to achieve fault location. Key words: power cables。 traveling wave。 fault location 目錄 III 目 錄 第 1 章 引言 .......................................................1 課題研究的背景及意義 ..........................................1 電力電纜發(fā)生故障的原因與類型 ..................................2 故障原因 ................................................2 故障類型 ................................................3 電纜故 障測(cè)距概述的現(xiàn)狀 ........................................4 阻抗法 ..................................................4 行波法 ..................................................5 其他方法 ................................................7 本章小結(jié) ......................................................7 第 2 章 低壓脈沖回波法的原理及液晶顯示 LCD1602 .....................9 低壓脈沖回波法的原理 ..........................................9 液晶顯示模塊 LCD1602 .........................................10 本章小結(jié) .....................................................12 第 3 章 555 定時(shí)器及其單穩(wěn)態(tài)電路 ..................................13 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其功能 .................................13 555 定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 .......................................15 本章小結(jié) .....................................................16 第 4 章 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ................................................17 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ...............................................17 單片機(jī)最小系統(tǒng)與串口通信 ...............................17 系統(tǒng)電源電路 ...........................................22 鍵盤與顯示模塊電路 .....................................24 發(fā)射接收電路 ...........................................25 PCB 板的制作 ............................................26 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...............................................30 T0（ T1） 16位工作模式初值計(jì)算 ...........................30 T2 作為波特率發(fā)生器時(shí)的初值計(jì)算 .........................32 軟件的流程 .............................................34 目錄 IV 斷點(diǎn)距離的計(jì)算 .........................................37 本章小結(jié) .....................................................38 第 5 章 硬件測(cè)試結(jié)果 ..............................................39 結(jié)束語(yǔ) ..............................................................40 參考文獻(xiàn) ............................................................41 致謝 ................................................................42 附錄 ................................................................43 外文資料原文 ........................................................45 翻譯文稿 ............................................................48 第 1 章 引言 1 第 1章 引言 課題研究的背景及意義 在“發(fā)展經(jīng)濟(jì)，電力先行”宗旨的指引下，中國(guó)的電力 事業(yè)蓬勃發(fā)展，新的輸配電架空線路和電纜線路不斷建成。在城市配電網(wǎng)中，架空線路占用過(guò)多地上空間，同時(shí)受惡劣天氣影響而發(fā)生故障的機(jī)率比較高，而電力電纜線路在這方面有較大的優(yōu)勢(shì)，電力電纜多鋪設(shè)在地下，不占用地上空間，有利于城市規(guī)劃，得到廣泛應(yīng)用。 雖然電力電纜運(yùn)行可靠性比架空線路高，但是由于各種因素的影響，在運(yùn)行中，電力電纜也會(huì)發(fā)生故障。造成故障的主要原因大致可歸結(jié)為 :機(jī)械損傷，絕緣受潮，絕緣老化變質(zhì)，過(guò)電壓，設(shè)計(jì)和制造工藝不良，材料缺陷，護(hù)層的腐蝕和電纜的絕緣物流失等。由于電力電纜都有厚的絕緣層，又多埋于地下， 一旦發(fā)生故障，尋找起來(lái)十分困難，往往需要花費(fèi)大量的人力、物力，修復(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)還會(huì)造成額外的停電損失。因此，尋求準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)的電力電纜故障測(cè)距方法非常重要。 目前現(xiàn)場(chǎng)使用的電力電纜故障測(cè)距裝置，都為電力電纜故障停電后，解開電力電纜，通過(guò)相關(guān)的設(shè)備離線測(cè)量故障距離，即離線測(cè)距。這樣的故障測(cè)距方法存在很多弊端，例如測(cè)距時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；電力電纜在運(yùn)行中發(fā)生的故障有相當(dāng)一部分是瞬時(shí)性的故障，利用離線故障測(cè)距方法查找故障點(diǎn)前，要用高壓設(shè)備將故障點(diǎn)擊穿，高電壓對(duì)測(cè)試設(shè)備、電纜和工作人員造成安全隱患等。因此迫切需要電力電纜在線 故障測(cè)距方法來(lái)彌補(bǔ)離線測(cè)距的缺陷和不足 [9]。 若能實(shí)現(xiàn)電力電纜的在線故障測(cè)距，將具有重大意義： ① 當(dāng)電力電纜發(fā)生故障時(shí)，迅速找到故障點(diǎn)，減小停電時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效率。由于利用的是電力電纜故障瞬間產(chǎn)生的暫態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距，一旦發(fā)生故障就能算出故障距離，利于相關(guān)工作人員迅速趕到故障現(xiàn)場(chǎng)，并通過(guò)相關(guān)故障定點(diǎn)設(shè)備找到實(shí)際的故障點(diǎn)，根據(jù)故障情況或作接頭，或拋棄一部分電纜并迅速恢復(fù)供電。這對(duì)單線供電的用戶非常重要。 ② 利用運(yùn)行中故障缺陷能通過(guò)暫態(tài)信號(hào)反映出來(lái)的特點(diǎn)，可迅速找到離線電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 故障測(cè)距裝置難以找到的瞬時(shí)性 故障發(fā)生處，大大提高故障測(cè)距裝置 的適用范圍。 ③ 提高運(yùn)行中的電力電纜整體質(zhì)量水平，及時(shí)淘汰絕緣受損嚴(yán)重的電力電纜，避免重要用戶的停電。由于測(cè)出運(yùn)行中的電力電纜的絕緣局部放電，監(jiān)測(cè)絕緣受損情況，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣局部放電嚴(yán)重，而且局部放電位置較多，就需要考慮更換這條電纜，以免該電力電纜真的發(fā)生事故，造成重要用戶的停電。 ④ 可減少停電測(cè)試時(shí)間，大大提高供電可靠系數(shù)。實(shí)現(xiàn)電力電纜在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)后，可以使目前現(xiàn)場(chǎng)普遍采用的停電測(cè)試周期大大延長(zhǎng)，當(dāng)在線監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)有必要停電檢修時(shí)才停電檢修。這樣，該線路持續(xù)供電時(shí)間增大 ，供電可靠系數(shù)大大提高。 ⑤ 逐漸同國(guó)際慣例接軌，取代定期停電測(cè)試，進(jìn)一步提高供電可靠系數(shù)。國(guó)外供電可靠系數(shù)高是因?yàn)樗麄兂Ｓ玫霓k法是：一條線路平時(shí)不進(jìn)行定期停電測(cè)試，只是在線路運(yùn)行中發(fā)生故障后再停電處理。這樣的好處是：避免了定期停電測(cè)試由于加入交、直流高壓給電力電纜絕緣造成的不必要的傷害，使該電力電纜使用壽命更長(zhǎng)，提高供電可靠系數(shù)。 ⑥ 傳統(tǒng)的電力電纜離線故障測(cè)距裝置需附加高壓脈沖發(fā)生器，出于各種因素考慮，如人身安全，絕緣性能等，所加電壓只有 30— 40kV，達(dá)不到測(cè)量 110kV以上電壓等級(jí)電力電纜故 障點(diǎn)擊穿的要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn) 110kV 以上電壓等級(jí)電力電纜故障測(cè)距。在線故障測(cè)距裝置的引入，完全利用電力電纜故障瞬間產(chǎn)生的信息，能夠克服這方面的缺點(diǎn)。 電力電纜發(fā)生故障的原因與類型 任何設(shè)備都有正常運(yùn)行期，電纜都有也有正常運(yùn)行起，一般來(lái)講，通信、電力電纜正常運(yùn)行時(shí)間大約為 20 年。由于電纜要么架設(shè)在野外，要么深埋地下，絕緣橡膠會(huì)受到不同程度的腐蝕，造成電纜因故障而造成設(shè)備不能正常工作。本節(jié)將討論電纜在非人力破壞情況下發(fā)生故障的原因及其分類 [6]。 故障原因 電力 、通信 電纜線路故障率和多數(shù)電力設(shè)備一樣 ， 投入運(yùn)行初期 (1～ 5 年內(nèi) )容易發(fā)生運(yùn)行故障 ， 主要原因是電纜及附件產(chǎn)品質(zhì)量和電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量問(wèn)題 ；第 1 章 引言 3 運(yùn)行中期 (5～ 25 年內(nèi) )， 電纜本體和附件基本進(jìn)入穩(wěn)定時(shí)期 ， 線路運(yùn)行故障率較