【精彩论文】基于Nuttall自卷积窗的10 kV配电电缆中间接头定位改进方法

观点凝练

摘要：为解决现阶段采用离散傅里叶变换（discrete Fourier transform，DFT）分析电缆首端输入阻抗谱时存在频谱泄露和栅栏效应的问题，提出一种基于Nuttall自卷积窗的10kV配电电缆中间接头定位改进方法。首先，应用含有中间接头的电力电缆传输线模型、电缆输入阻抗谱、中间接头定位原理、加窗傅里叶变换（windowed Fourier transform，WFT）简要说明本文所提方法原理。接着，选取窗函数（Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗、二阶Nuttall自卷积窗），详细分析窗函数性能。然后，通过对中间接头的定位仿真，分析比较4种窗函数的WFT算法对接头的识别定位效果。最后，对实验室500 m长的10 kV交联聚乙烯电缆（cross-linked polyethylene，XLPE）进行测试来检验所提方法的测试效果。仿真和实验结果表明：相比于Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗，二阶Nuttall自卷积窗抑制频谱泄露和栅栏效应的效果最佳，能更高灵敏度地识别和定位中间接头，且定位误差小于0.024%。
结论：本文提出了一种基于Nuttall自卷积窗的10 kV配电电缆中间接头定位改进方法。该方法解决了DFT带来的频谱泄露和栅栏效应问题，提高了频谱分析的准确度以及对中间接头的识别定位灵敏度，主要结论如下。

（1）通过对10 kV XLPE电缆中间接头定位的仿真分析及实验验证，结果表明，本文所提方法能够高灵敏度地识别与定位中间接头。

（2）通过对Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗、二阶Nuttall自卷积窗进行窗函数性能分析得到，二阶Nuttall自卷积窗为最优窗函数，其具有良好的窗函数性能，能够有效抑制频谱泄露和栅栏效应，从而提高频谱分析的准确度。

（3）运用WFT对电缆首端的输入阻抗谱进行加窗处理，可以在一定程度上提升对电缆中间接头的识别灵敏度，且运用二阶Nuttall自卷积窗对定位曲线进行加窗处理后，能够大大提高对中间接头的识别效果与定位精度，定位误差小于0.024%。

引文信息

徐兴全, 桂媛, 姚玉海, 等. 基于Nuttall自卷积窗的10 kV配电电缆中间接头定位改进方法[J]. 中国电力, 2021, 54(4): 26-32.XU Xingquan, GUI Yuan, YAO Yuhai, et al. An improved location method of 10 kv cable joints based on nuttall self-convolution window[J]. Electric Power, 2021, 54(4): 26-32.

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编辑：于静茹校对：许晓艳审核：方彤

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