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随着智能电网建设的不断推进,输电线路故障定位技术在保障电网安全稳定运行中发挥着关键作用。分布式故障定位装置通过在输电线路沿线部署多个监测单元,实现对故障信号的同步采集与分析,显著提升了定位精度。然而,输电线路所处电磁环境复杂,各种干扰信号可能导致装置采集数据失真,影响故障定位准确性。因此,提升分布式故障定位装置的抗干扰能力成为当前电力系统自动化领域的重要研究方向。
一、输电线路干扰信号的来源与特征
输电线路分布式故障定位装置面临的干扰信号主要源于自然环境、电力系统内部及外部电磁辐射三大类。自然环境干扰包括雷电过电压、大气噪声及雨雪等气象因素引发的电磁扰动,其中雷电过电压具有幅值高、频谱宽的特点,可能导致装置采样电路饱和。电力系统内部干扰主要来自断路器操作、变压器励磁涌流、负荷突变等暂态过程,此类干扰信号与故障信号在时域和频域特征上存在一定重叠,易造成误判。外部电磁辐射则包括工业设备、通信基站及高压输电线路自身的电磁耦合,形成持续的电磁噪声背景。
二、抗干扰设计的关键技术路径
(一)硬件层面的抗干扰措施
硬件电路是装置抵御干扰的第一道防线。在传感器选型方面,应采用具有宽频带、高共模抑制比的罗氏线圈或霍尔传感器,减少工频磁场与谐波的影响。信号采集模块需集成多级滤波电路,通过前置RC低通滤波抑制高频噪声,结合二阶巴特沃斯滤波器优化通频带特性。电源系统采用隔离变压器与DC-DC模块组合设计,实现强电与弱电系统的电气隔离,降低地环路干扰。此外,印刷电路板(PCB)布局需遵循“模拟地”与“数字地”分开设计原则,关键信号线采用差分传输方式,减少电磁辐射耦合。
(二)软件算法的抗干扰优化
软件算法通过对采集数据的智能处理,进一步提升抗干扰能力。基于小波变换的信号去噪算法可利用多分辨率分析特性,将故障暂态信号与干扰信号分离,保留故障特征频段能量。自适应阈值判决机制通过实时分析信号幅值与梯度变化,动态调整故障识别阈值,避免固定阈值在强干扰下的误触发。针对同步采样误差问题,采用基于GPS秒脉冲与IEEE 1588精密时钟协议的时间同步算法,确保分布式单元间的采样偏差控制在微秒级,削弱时间不同步导致的干扰放大效应。
(三)数据通信的抗干扰策略
无线通信模块易受电磁环境影响,需采用抗干扰编码技术提升数据传输可靠性。卷积码与交织编码结合的前向纠错(FEC)方案可纠正传输过程中的随机错误,而跳频通信技术通过在多个频率信道间动态切换,降低持续窄带干扰的影响。对于光纤通信链路,采用波分复用(WDM)技术分离控制信号与数据信号,避免信道间串扰,同时通过光功率自适应调节维持稳定的接收灵敏度。
三、抗干扰能力的测试与验证方法
抗干扰能力需通过标准化测试验证,包括实验室模拟与现场挂网试验两个阶段。实验室测试采用电磁兼容(EMC)暗室,依据GB/T 17626系列标准进行静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度等项目测试,确保装置在8kV接触放电、10V/m场强辐射下仍能正常工作。动态模拟试验平台通过仿真短路故障与典型干扰信号(如雷击、操作过电压)的叠加场景,测试装置在复合干扰下的定位误差。现场挂网试验选择多雷区、工业干扰区等典型场景,连续运行6个月以上,统计装置在实际工况下的故障定位准确率与误动率,验证长期抗干扰稳定性。
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