配电网是电力系统直接对接用户的末端环节，其运行稳定性直接关系到供电可靠性与用户用电体验。受复杂运行环境、线路老化、外力破坏等因素影响，配电网故障发生概率始终高于主干输电网，快速准确的故障预警与定位是缩短停电时间、降低供电损失的核心技术路径。行波故障定位技术凭借响应速度快、不受过渡电阻影响等优势，已经成为配网故障处理领域的主流技术方向，而滤波环节作为行波信号提取的核心步骤，直接决定了故障行波特征提取的准确性与定位结果的可靠性，因此针对配网行波故障预警与定位装置滤波环节的技术优化展开研究，对提升配网故障处理效率具有重要现实意义。

一、配网行波信号特性与滤波环节的核心作用

当配网线路发生短路、接地等故障时，故障点会产生频率范围极宽的暂态行波信号，该信号以接近光速的速度向线路两侧传播，通过检测行波到达检测点的时间差即可计算出故障点的具体位置。在实际运行环境中，配网行波信号的传播会受到多种噪声干扰的影响，这些干扰主要来自三个方面：一是系统本身的稳态运行噪声，包括工频载波信号、负荷波动产生的谐波干扰、开关操作产生的暂态干扰等；二是外部环境干扰，包括雷电感应干扰、邻近高压线路的电磁耦合干扰、天气变化导致的绝缘闪络干扰等；三是装置本身的硬件噪声，包括采集模块的热噪声、信号传输过程中的线路损耗与畸变干扰等。

配网行波信号本身具有幅值低、变化快的特点，故障初始行波的幅值通常仅为工频信号幅值的数十分之一，在高阻接地故障场景下，行波信号幅值会进一步降低，很容易被噪声信号淹没。如果无法有效滤除噪声干扰，会导致行波到达时刻识别出现较大偏差，严重时甚至会出现误判，直接导致定位结果失效。因此滤波环节的核心作用，就是在保留故障行波有效特征的前提下，滤除各类干扰噪声，为后续的行波特征提取、故障预警与定位计算提供高质量的输入信号，滤波环节的性能直接决定了整个装置的定位精度与预警可靠性。江苏宇拓电力配网行波故障预警与定位装置，针对配网复杂干扰环境优化了滤波环节的算法架构与参数配置，能够在强干扰环境下稳定提取有效的故障行波特征。

二、现有配网行波滤波技术的应用局限性分析

当前行波故障定位装置中常用的滤波技术主要包括传统模拟滤波、傅里叶变换滤波、小波变换滤波、经验模态分解滤波等几类，不同技术在实际应用中都存在一定的局限性，无法完全适配配网复杂的运行环境。

1.传统模拟滤波与傅里叶变换滤波的局限性

传统模拟滤波通过无源RC、LC滤波网络实现噪声滤除，结构简单、成本较低，但是存在滤波精度差、参数固定无法适配不同干扰场景的问题，尤其是无法有效分离频率重叠的行波信号与噪声信号，容易导致有效行波特征被误滤除，或者噪声无法被彻底滤除。傅里叶变换滤波是基于频域分解的滤波方法，能够将信号分解到不同频率段，通过设置频率阈值滤除噪声频段的信号，但是傅里叶变换是基于全局的频域分解，不具备时域局部分析能力，无法定位暂态行波信号的时间位置，对于非线性、非平稳的行波信号，分解精度较差，容易出现频谱混叠问题，难以准确提取短持续时间的故障初始行波特征。

2.小波变换滤波的应用局限

小波变换因具备多分辨率分析与时频局部分析能力，成为当前行波滤波领域应用广泛的技术，通过选择合适的小波基函数与分解层数，可以将行波信号分解到不同尺度的频带，对包含噪声的高频分量进行阈值处理，再重构得到滤波后的行波信号。但是小波变换滤波的性能严重依赖于人工选择的小波基与分解层数，不同线路结构、不同故障类型对应的参数存在差异，固定参数的小波滤波无法适配所有故障场景，当小波基选择不当时，会导致滤波后行波边缘特征出现畸变，影响行波到达时刻的准确识别。此外，对于强噪声背景下的低幅值行波信号，小波阈值滤波容易将低幅值的有效行波分量判定为噪声滤除，导致行波特征缺失，无法实现有效定位。

3.经验模态分解滤波的应用局限

经验模态分解（EMD）是一种自适应的信号分解方法，能够根据信号本身的特性将其分解为多个本征模态函数（IMF），不需要预先设定基函数，解决了小波变换参数依赖的问题，但是经验模态分解存在严重的端点效应与模态混叠问题，当信号中存在频率相近的分量时，不同模态会发生混叠，无法有效分离行波信号与噪声，此外经验模态分解的计算量较大，对于要求实时响应的故障预警与定位装置，会增加装置的运算负荷，影响响应速度，改进的集合经验模态分解（EEMD）虽然缓解了模态混叠问题，但是引入了高斯白噪声干扰，仍然会对行波特征提取产生影响。

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