多维度抗干扰措施在提升行波定位精度中的协同应用

随着电力系统智能化发展，行波故障定位技术凭借定位精度高、响应速度快等优势，在电网故障检测领域得到广泛应用。然而，电力系统运行环境复杂，各类电磁干扰会导致行波信号畸变、误触发等问题，严重影响定位准确性。

一、硬件层面的抗干扰设计
硬件系统是抗干扰的第一道防线，通过电路优化与电磁兼容设计可有效抑制干扰信号的耦合与传播。
（一）信号采集前端防护
行波信号通过电压互感器（PT）、电流互感器（CT）接入装置时，需采取多级防护措施：在互感器二次侧串联高精度气体放电管与压敏电阻组成的浪涌吸收回路，将瞬时过电压限制在器件耐受范围内；选用带宽≥10MHz的精密运算放大器构建信号调理电路，通过RC低通滤波器滤除高频噪声，截止频率设置为5MHz以保留行波主分量；采用差分输入方式抑制共模干扰，共模抑制比（CMRR）需达到80dB以上。
（二）电磁屏蔽与接地处理
装置机箱采用1.5mm厚冷轧钢板整体成型，内部设置铝制屏蔽隔舱，将电源模块、信号采集模块、数字处理模块分区隔离；信号线缆选用带双层屏蔽的同轴电缆，外层屏蔽层单端接地，内层屏蔽层两端接地形成360°电磁密封；接地系统采用独立的信号地、功率地和保护地，三者在接地汇流排处单点连接，接地电阻控制在4Ω以下，避免地环路干扰。
（三）电源系统抗干扰
采用两级电源设计：第一级通过220V/24V隔离变压器实现电网与装置的电气隔离，变压器屏蔽层接地；第二级使用DC-DC模块将24V转换为5V、3.3V等工作电压，模块选择具有±2kV浪涌保护的工业级产品；在电源输入端并联π型滤波器，由电感（10mH）和电容（10μF+0.1μF）组成，有效抑制电源线上的传导干扰。
二、信号处理环节的抗干扰技术
通过数字信号处理技术对采集到的行波信号进行净化，是提升信噪比的关键手段。
（一）自适应滤波算法
采用基于小均方（LMS）算法的自适应滤波器，以电网正常运行时的噪声信号作为参考输入，实时调整滤波系数。实验数据表明，该方法可将50Hz工频干扰抑制40dB以上，同时保留行波波头的陡峭特性。对于间歇性脉冲干扰，引入小波阈值去噪算法，选用db4小波基进行5层分解，通过启发式阈值函数处理高频系数，使信号信噪比提升15-20dB。
（二）行波波头识别优化
针对干扰导致的伪波头问题，提出基于多特征融合的波头检测方法：首先计算信号的模极大值，初步定位波头候选点；然后提取候选点的上升沿斜率、能量熵、频谱特征等参数，通过支持向量机（SVM）分类器区分真实行波波头与干扰信号。现场测试显示，该方法的波头识别准确率可达98.5%，误判率降低至1.2%以下。
（三）数据传输可靠性保障
装置与主站间采用光纤通信方式，避免电磁耦合干扰；数据帧结构中加入16位CRC校验码，确保传输过程中的数据完整性；采用分时隙传输机制，将行波数据与状态信息分开传输，降低信道拥堵导致的丢包率；在接收端设置数据缓冲区，对异常帧进行重传请求，使数据传输成功率保持在99.9%以上。
三、算法与软件层面的抗干扰策略
通过算法优化与软件逻辑设计，可进一步提升装置对复杂干扰环境的适应能力。
（一）故障启动判据优化
传统过电流启动方式易受冲击负荷干扰，改进后的启动判据采用"突变量+能量检测"双判据：当电流突变量超过阈值（通常为额定电流的1.5倍）且20ms内的行波能量积分值大于设定门限时，才判定为故障启动。该方法使装置在电机启动、电容器投切等工况下的误启动率下降80%。
（二）多端数据融合定位
利用变电站多端同步采集的行波数据进行交叉验证，通过改进的双端行波定位算法消除单端定位的累积误差。当不同端的定位结果偏差超过500m时，启动数据有效性评估机制，剔除受强干扰影响的异常数据。实际应用中，多端融合定位使故障定位误差控制在100m以内的比例提升至95%。
（三）干扰模式识别与自适应调整
软件系统内置干扰模式库，包含雷电干扰、操作过电压、高频载波等典型干扰特征。通过实时分析信号频谱与波形特征，自动识别当前干扰类型，并动态调整滤波参数与阈值设置。例如，检测到雷电干扰时，自动延长数据采集窗口至100ms，确保捕获完整的行波信号；遇到持续高频干扰时，切换至小波包分解算法增强去噪效果。