输电线路故障GPS行波定位装置实验测试研究
第五部分：输电线路的故障行波技术定位理论基础
第五部分
输电线路故障行波技术定位中的理论基础
概述 架空传输线上的行波传播 传输线上的故障行波测距分析 电力电缆故障的行波探测与定位 行波测距装置应用现状和应用前景 结论与展望
1. 概述
电力传输线故障后，如能迅速找到故障点并加以修复，将尽快恢复
供电，因此，对其进行故障定位研究有重大社会和经济效益。电力系统
5 行波测距装置应用现状和应用前景
20世纪90年代以来，国内外制造商们已有很多行波测距的产品投 入实际运行，并且积累了多年的运行经验，也产生了较大的经济 效益。英国的Hathaway公司在1992年研制出利用行波暂态分量 的现代行波测距装置原型样机，并在苏格兰电网投入试运行。 1993年，该公司推出正式的行波测距系统。至2001年为止，该 公司分别在苏格兰和南非的132~400KV的电力系统中共安装了 30套行波采集单元，所监视的线路包括3条串联补偿线路和一条直 流线路。加拿大的不列颠哥伦比亚水电公司在1993年研制出双端 行波故障测距系统，并安装在不列颠哥伦比亚省的14个500KV变 电所，覆盖线路总长超过5300km。该系统通过专门研制的耦合 装置采集故障产生的高频电压信号。实际运行表明，上述系统均 可以将故障定位到300m以内。国内科汇公司行波推出测距产品 10几年来，取得很大的成功。产品XC-2000投入在数个省网和南 方电网以及500KV葛南直流输电线路上运行，测距平均绝对误差 小于200米。
2.架空传输线上的行波传播
2 .1传输线上行波的基本概念
传输线上的行波是指沿输电线路传播的电压和电流电磁波，通 常分为稳态行波和暂态行波。稳态行波指系统正常运行时沿线
路传播的行波，如电能在系统中的稳态传输。暂态行波指系统
非正常运行过程中突然出现，而后又逐渐消失的行波，产生的 原因有短路、断线、操作、雷击和雷电感应等，它是系统处于 非正常状态的特征。
输电线路故障定位技术的研究与应用
输电线路故障定位技术的研究与应用一、背景介绍输电线路作为能源传输的关键环节，在日常生产中承载着重要的作用。
然而，尽管我们对它进行精确设计和周密布置，线路故障仍时有发生。
由于电力输送带来的热力和电磁影响，输电线路经常暴露在极端环境下，在此情况下，比如线路受力不均衡导致的命令、灾害性天气和各种动植物的破坏，导致线路故障的概率大大增加。
对线路故障的定位技术的研究和应用，是保障电网安全、节约能源、满足人们生产生活使用需求的重要手段。
二、输电线路故障定位技术的分类目前，常见的输电线路故障定位技术分为以下两类：1. 传统的基于测量方法的检修与维修技术这类技术是传统的、被广泛使用的定位技术，它们的基本原理是通过测量得到被动和主动信号，来判断线路是否工作正常。
这些被动或主动信号包括高阻、低阻、自感、互感信号、故障电流、故障电压等等。
这些信号与物理参数之间的相互关系，可以通过测量来估计线路状态，并找出故障点。
这些测量方法包括：故障定位阻抗法、电磁波故障定位法、故障电压比较法、故障电流切比较法等等。
这类技术的优点是技术比较成熟，实现简单，可靠性好，但缺点是精度较低，精细的故障点无法准确定位，所以在检修中比较有限。
2. 基于计算机技术的高精度故障定位技术随着计算机技术的不断发展，计算机技术已经成为电力系统的重要辅助手段，在电力系统的故障诊断与定位方面，计算机技术的应用也日益增多。
此类技术的主要思想是通过传感器和数据采集设备获取目标信号，并将其转化为高精度的数字量，利用数学模型，在线路和系统等级上自动执行科学的数据处理和分析算法，精确定位故障点。
这类技术包括：人工智能算法、神经网络算法、遗传算法、模糊综合评估算法、模型预测控制算法、小波变换等等。
这类技术优点是精度高，无需人工干预，可靠且高效。
三、输电线路故障定位技术的应用如今，随着传感器技术、通信技术的快速发展，输电线路故障定位技术的应用被广泛关注，取得了显著的成效。
阐述输电线路故障行波网络定位方法
阐述输电线路故障行波网络定位方法在电力系统的输电线路出现故障现象之后，针对线路的两端位置或者说一段位置来执行实时性的测量工作，并且针对其故障点具体位置加以确定，这就是目前使用极为广泛的故障测距技术。
使用这方面的技术不单单能够使得电力工作人员的巡线工作量大幅度减少，同时还提升了供电问题解决的效率，最大限度的保障了用电需求，这避免的不仅是收益上的经济损失，还避免了连锁损坏的可能性。
下文主要针对输电线路故障行波网络定位新方法进行了全面详细的探讨。
1、输电线路故障行波定位研究进程一直以来，人们都在针对电力系统的故障测距技术进行探究，在大量科学技术持续进步的基础上，故障测距技术也随之兴起，但在这期间，由于阻抗测量所涉及到的故障测距措施遭受到了各方面不同因素的影响，这导致我们对于暂态行波网络的研究工作还仅仅只是处在一个EMTP仿真、理论分析工作上。
相对来说，电网实际存在的暂态行波网络远比仿真系统中所得到的暂态行波网络更为复杂，在这一问题基础上，相关研究学者所使用的单端行波网络测距算法也就面临极大的影响、限制，这导致的直接结果，便是故障的测距精度无法得到有效的保障，现如今，故障测距工作已经逐渐成为了一个国内的研究热点。
在二十世纪80年代，国际上就已经在传统的A型行波网络故障测距技术的基础之上，来提出了一种利用测距、保护功能合为一体的行波距离保护措施，该技术的测距算法，实际上就是受到了来自于某些现场的条件影响，其最终表现出的测距精度依然还存在正义，这导致该技术没有得到更好的发展。
而从二十世纪的90年代开始，微电子技术得到了极大的发展，这直接推动了行波网络故障测距技术的精度，在全新技术的帮助之下，故障测距技术焕发新生。
在这一基础上，研究学者开始为提升测距精确度做出了大量的努力，就目前来说，输电线路所广泛使用的测距方式有两种，一种是行波网络定位法，另外一种则是抗阻法。
在这一过程中，为了能够最大限度的确保新型的暂态行波原理对于实际测距工作的有效性，下文主要针对新型暂态电流行波网络定位技术进行了多方面探讨。
输电线路故障行波分析与测距探讨
输电线路故障行波分析与测距探讨摘要：基于输电线路故障时产生的暂态行波进行故障定位，既能满足超高压输电线路对保护装置迅速动作的速度要求，还能对故障进行精确定位，且基本不受故障类型的影响。
影响行波故障测距精度的主要因素有行波的速度和行波波头准确到达时刻的标定。
针对常用的行波波速确定方法——公式法和在线测量法，通过在不同线路长度、不同故障距离下的仿真分析得到相对应的行波波速，并将所得到的波速用于同一故障距离测量，通过对测距结果对比分析，找出在某种故障距离下的最优波速，从而达到提高测距精度的效果。
通过仿真分析发现，在线实时测量波速在合适范围内的测距精度比固定波速的测距精度高，满足规范标准对测距误差不超过1%的要求。
关键词：输电线路；故障测距；暂态行波；行波波速引言经过电网改造与升级，我国的输电线路传输功率、电压等级越来越高；但由于我国地理环境复杂，输电线路所经区域跨度大、环境变化与差异大、加上季节与气候、天气与温差等的影响，给电力系统带来了诸多故障。
另一方面，随着我国各地区经济提升、城市发展、生活水平改善，人们对于基础的电力供应需求也在不断上升，而有的地区却存在电力过剩，全国在总体上表现出一些剩余与紧缺现象交叉一起的现象，也就是说电力的量在地域分布极不均衡，给发电企业的发展带来了诸多负面压力，所以，需要以市场为导向积极推动电力输送与资源共享，当然由于调度范围广，所以途经各处环境复杂、故障多发，为了解决这些问题，目前已经出现了新技术，比如，行波分析与测距技术就是其中之一，可操作性强，适应范围较为普遍，值得进一步深入讨论。
1概述高压输电线路故障测距办法主要有两类：一是阻抗法，二是行波法。
阻抗法以工频电气量为根底，经过求解差分或微分方式表示的电压均衡方程式而完成故障测距，这种算法大局部是树立在一种或几种简化假定之上。
而经历标明，这些假定经常带来很大的误差，经过对这些误差进行补偿或者采用多端线路数据，能够在一定水平上进步算法精度，但关于某些系统构造或故障类型，阻抗算法存在明显缺乏，如高阻接地，多电源线路，断线故障，分支线路，线路构造不固定，有时同杆、有时分杆架设的双回线，直流输电线路等。
基于输电线路的行波故障测距方法研究..
电能绿色环保，是当代重要的二次能源。
近年来我国电力行业的发展日新月异，装机容量不断增加，电力系统结构也越发复杂多变，并且随着特高压超高压输电线路的问世，输电线路往往发生故障后，工农业以及城乡居民生活会受到很大影响。
因此，及时查找到故障点，对输电线路的修复十分重要，及时确定故障点并排除故障能够更好的保障国民生活有序开展。
此前阻抗法较多地被运用于电力系统中用来故障测距。
但其精准性有待提高，容易受到诸多因素影响，比如过渡电阻的存在、系统运行方式的变化、分布电容、CT饱和。
早在二十世纪五六十年代，就有人提出通过提取分析故障行波信息进行测距，即通过数学手段收集提取出有用的电压电流行波信息，计算行波在线路和测量点的传递时刻来确定故障距离。
但由于当时的技术设备落后，先前研制的行波测距装置容易出现故障，价格昂贵，没有广泛的实际应用价值。
近些年，随着对行波理论的不断深入和补充，加之小波变换和数学形态学两大工具也迅猛发展，行波测距技术有了许多新的突破与发展，出现了许多新颖的方法和原理，比如基于信号相位的测距，基于宽频信号的测距等。
国内外在实际故障测距应用中也采用发明了各种装置。
因此，电力系统输电线路行波故障测距正日益受到专家学者的追捧，成为工程学中的一个热点。
1绪论1.1课题的研究背景和意义目前，我国的电力行业充满活力，蒸蒸日上。
电力事业关乎国泰民安，良好稳定的电力系统能为经济的腾飞保驾护航。
然而随着三峡工程的发电投产以及工业快速发展，输配电量直线上升，且输电线路的电压等级不断提高，传输距离也不断加大，其安全运行也就愈发重要。
电力线路作为电力系统的重要传输纽带，且大多处在野外环境，气候条件多变，容易发生闪络等暂时性故障，不仅造成电力停止配送，输用电设备损坏，还可能造成电力系统发输配送整个结构的瘫痪。
因此，及时进行精确的故障定位从而排除故障，一直是国内外专家学者研究的重大课题，具有重大的经济效益和广泛的运用前景。
当前，在系统运行过程中，线路容易发生单相、两相接地短路，绝缘避雷设备老化，故障性跳闸等故障。
(完整word版)基于行波测距法的配电网故障定位技术的研究
基于行波测距法的配电网故障定位技术的研究一、目的和意义随着我国工业的发展，电力网络规模逐渐加大，网络结构逐渐复杂，用户对供电稳定的要求也越来越高。
一方面，在系统正常运行时要防止故障的发生;另一方面，在故障发生后尽快进行故障定位，迅速排除故障，保证系统运行安全，将损失最小化。
现阶段我国10kV配电网大多数采用中性点非有效接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地)，其特点是单相接地故障时不会形成短路回路,故障线路流过电流为所有非故障线路对地电容电流之和，数值小，不必立刻切断线路，允许带故障运行一段时间。
但随着馈线的增多，电容电流增大，长时间运行就容易单相接地变成多点接地短路，弧光接地还会引起系统的过电压,损坏设备，破坏系统的安全运行，所以必须及时找到故障线路和故障地点。
然而，配电网故障定位一直是电力系统中亟待解决的难题。
这是由配电网络自身的特点决定的。
配电网络与输电网络相比有以下三大特点：(1)供电半径小。
较短的线路使得在输电网故障定位中应用广泛的经典阻抗法在配电网络中误差明显加大。
(2)末端随机负荷多。
这一特点使得阻抗法在配电网中无法精确定位。
(3)线路分支多.从结构上来说，分支多本身给精确某个分支带来了困难从算法上来说，分支多所带来的信息就多,其中包含的真伪信息都多,混杂在一起,难于理清。
因而，配电网故障定位问题一直没有得到有效的解决。
国内大多仍然采用人工巡线的方法，由于配电网络分支复杂，又不可能同时派出大量巡线工人，所以故障发生后停电时间较长，自动化水平低.如果能够找到一种合适的技术方法，能够在故障发生后迅速精确的定出故障位置，一方面节省了人力物力，另一方面也提高了系统运行的长期稳定性。
二、项目研究的背景国内外的研究现状1)阻抗法阻抗法以线路为均匀传输线为基础，当发生单相接地故障时，根据线路的电压、电流的数值计算故障回路的阻抗，再利用已知的线路单位阻抗获得故障点距测量点的距离。
应用阻抗法设备投资很少，易于工程实现,但受到路径阻抗、电源参数和线路负荷的影响很大。
输电线路故障录波与定位技术
输电线路故障录波与定位技术发布时间：2022-09-07T18:15:15.297Z 来源：《福光技术》2022年18期作者：何春林[导读] 为了能够对输电线路故障实现准确定位，系统排查故障，提高供电稳定性。
本文在阐述输电线路故障概念的基础上，对输电线路故障定位技术进行了简要的探讨，以供相关的工作人员参考借鉴。
何春林中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司湖南长沙 410000摘要：为了能够对输电线路故障实现准确定位，系统排查故障，提高供电稳定性。
本文在阐述输电线路故障概念的基础上，对输电线路故障定位技术进行了简要的探讨，以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词：输电线路；故障；录波；定位；技术1输电线路故障输电线路故障(transmissionlinefault)主要指的是输电线路的组成部件因其电气、机械性能的损坏，或因输电线路导线、其他带电部分对地或其之间的绝缘损坏，而引起的输电线路的故障。
2输电线路故障原因分析1、短路故障产生短路故障的基本原因是不同电位的导体之间的绝缘击穿或者相互短接而形成的，分为三相线路短路及两相线路短路。
2、断路故障断路是最常见的故障，断路故障最基本的表现形式是回路不通。
在某些情况下，断路还会引起过电压，断路点产生的电弧还可能导致电气火灾和爆炸事故。
三相电路中的断路故障：三相电路中，发生一相断路故障，一则使电动机因缺相运行而被烧毁；二则使三相电路不对称，其中的相电压升高，造成事故。
三相电路中，如果零线断路，则单相负荷影响更大。
3、线路接地故障线路接地一般有如下原因：线路附近的树枝等碰及导线；外因破坏造成导线断开落地等。
3输电线路故障定位原理1、故障点位于区间内监测终端分布安装于交流输电线路M和N位置，装置安装方向均朝B变电站方向，如下图所示：故障发生在M和N点区间外一侧的C点处。
故障发生后，短路电流均由母线流向线路故障点C，所以监测终端M处与监测终端N处所监测到的短路电流相位相同。
高压输电线路故障检测与精确定位技术研究
高压输电线路故障检测与精确定位技术研究概述：高压输电线路是电力系统中不可或缺的重要组成部分，承载着电能的传输和供电任务。
然而，由于环境因素、设备老化和长期使用等原因，高压输电线路容易出现故障，给电网的稳定运行带来了巨大的隐患。
为了确保电网的安全和可靠运行，开展高压输电线路故障检测与精确定位技术的研究具有重要意义。
一、高压输电线路故障检测技术高压输电线路故障检测技术是指通过对高压输电线路的巡检、监测和测试，采用科学方法和设备，及时发现和判断高压输电线路上的故障，确保电网的连续供电。
目前，常用的高压输电线路故障检测技术主要包括红外热像技术、功率频谱分析技术、超声波检测技术以及高压电缆故障测距技术等。
1. 红外热像技术：通过红外热像仪对高压输电线路进行扫描，探测线路上温度异常区域，进而判断是否存在故障。
红外热像技术具有快速、无损、非接触等特点，在实际应用中取得了较好的效果。
2. 功率频谱分析技术：通过对高压输电线路上电流和电压信号进行精确采集和分析，追踪和诊断线路上的潮流变化和频谱特征，从而确定是否存在故障。
这种技术可以帮助操作人员快速定位和诊断故障，提高故障诊断的准确性和效率。
3. 超声波检测技术：利用超声波传感器对高压输电线路进行扫描，检测线路上的声音信号，通过信号的变化来判断是否存在故障。
超声波检测技术具有高灵敏度、快速、可靠等特点，可以有效地定位和检测线路上的故障。
4. 高压电缆故障测距技术：对于电缆故障，可以采用测距技术来准确定位故障点。
该技术通过测量电缆上的信号传播时间和传播速度来计算故障点的位置，帮助维护人员快速找到故障点，提高线路的恢复速度。
二、高压输电线路精确定位技术高压输电线路精确定位技术是指通过利用先进的测量和定位技术，准确确定高压输电线路上发生故障的位置。
高压输电线路精确定位技术可以分为无线定位技术和有线定位技术两种。
1. 无线定位技术：采用卫星定位系统（如GPS）和无线通信技术，通过对故障信息的高精度测量和定位，实现对输电线路故障点的准确定位。
GPS在输电线路巡检中的运用探讨
GPS在输电线路巡检中的运用探讨发布时间：2021-03-16T12:40:25.047Z 来源：《中国电业》2020年30期作者：孙利新姚慧峰朱孝岩殷豪热克甫·马卡[导读] 由于输电线路长期暴露在大自然中，输电线路上各元件可能存在老化、孙利新姚慧峰朱孝岩殷豪热克甫·马卡国网新疆电力有限公司阿勒泰供电公司摘要：由于输电线路长期暴露在大自然中，输电线路上各元件可能存在老化、氧化或腐蚀现象，基于此，供配电企业在一定周期内展开输电线路巡检，及时发现输电线路上可能存在的各种问题，及时处理，最大程度确保输电线路能够正常稳定工作。
而在输电线路巡检工作中，利用GPS系统，对巡检人员和巡检路途实时定位，加强巡检信息的流转率，进而增加输电线路巡检的工作效率，具有极强的现实意义。
关键词：GPS；输电线路巡检引言：传统人工巡检有着容易出现误差、巡检信息无法及时更新、人工成本较高、管理不便等多种问题，而基于GPS定位的GPS巡检方式，能够精准定位巡检人员和巡检路途，及时更新巡检信息，容易实现功能拓展，成本也较低，能够很好地提升巡检工作效率。
下文将从GPS巡检的优势、GPS巡检的运用方式以及GPS巡检的未来发展方向三方面展开分析。
一、GPS巡检应用的优势1.有助于提高工作效率：一方面，GPS巡检中利用GPS卫星定位，会给巡检人员规划路途，加强工作效率；一方面，GPS巡检精准识别人员是否到位，对巡检信息实时分享到计算机信息系统中，提高信息流转率，加强工作效率；一方面，有了GPS巡检，供配电企业可以制定更加详细更加精准的巡检工作，将巡检工作科学合理地分配到每个巡检人员上，定量、定标准、定规范，减少漏检、重复巡检的现象，进而提高工作效率[1]。
2.可靠性更强：GPS巡检是掌上电脑与自动识别技术（如条码技术、射频技术等）的结合，或是利用其它的传感器，实现对输电线路的有效检查，减少人工检查中可能出现的纰漏。
3.成本并不高：GPS卫星资源是免费的，集成GPS资源和自动识别的掌上电脑也花费不高，相比较于明显提升的工作效率，GPS巡检虽然前期投入一定设备费用，却能够为企业节省人力成本，GPS巡检的成本反而有所下降。
输电线路故障行波仿真及故障定位研究讲解
随着科技的不断发展，计算机的普及以及GIS定位系统，在输电线路故障定位这方面的研究上有了比较大的成就，从二十世纪三四十年代开始，国外就已经对故障定位算法的进行研究，最早J.E.Allen以及G.J.Gross提出采用频率共振的方法进行故障定位，该方法在线路上连接一个频率源，在频率的定期间隔内，线路表现出一系列的共振特性，这些频率共振点之间的距离同故障距离直接相关。
Finally,thetransmission linefault location.Maintransmission linetraveling wavemethodfault locationcombined withsimulationstudies.
Keyword：Transmission lines,fault, traveling wave, simulation,fault location
输电线路故障后会严重危及电网的安全稳定运行，短路点电压迅速降低并波及周边相连系统，大电流会烧毁电力设备、使保护动作，如不及时切除，将会使电网瞬间崩溃瓦解，造成大面积停电，使停电区域生活陷入瘫痪，给国民经济以及人民生活带来严重影响，甚至危及人身安全。因此要及时排除故障，首先要及时找出故障点。所以输电线路能进行快速准确的故障定位显得尤为重要，一方面能帮助巡线人员减轻大量的繁重劳动，特别是有些地方地势险要、人迹罕至，就算借助飞机巡线也很难到达，借助准确的故障定位，则可以很好地解决这一问题，节约大量的人力物力；另一方面，快速准确故障定位，可以帮助工作人员及时找到故障点并予以排除，及时恢复对停电区域供电，减少对该地区人民的生活的影响以及由此带来的经济损失，从电网安全运行方面来看，可以减小对电网的冲击以及波及范围，对电网的安全与稳定也有极其重要的意义[1]。
高压输电线路行波测距装置检验方法的研究
高压输电线路行波测距装置检验方法的研究作者：张健全李响刘峥申狄秋韦德重来源：《华中电力》2013年第09期摘要：一种针对于目前国内电力系统长距离高压输电线路的行波测距装置检验方法的研究。
针对当前的行波测距装置检验手段简陋，缺少可靠性和准确性等问题，提出了对广泛应用于高压传输线路的双端测距原理行波测距装置的检验方法。
并对该检验方法中涉及到的行波源的功能、设计要求等相应参数进行了研究。
这种通过使用仿真软件对故障行波信号进行仿真，并使用高速的行波信号源模拟出各种现场的故障波形的方法，具有高精度，实用性强，现场使用方便等特点。
可广泛应用于测距装置的出厂检测，定期检查与检修等应用前景。
关键词：电力系统，高压输电线路，行波测距装置，行波信号源，GPS1相关背景知识1.1行波测距装置的产生与检验手段1.1.1行波测距装置的产生随着我国电力系统规模的不断扩大，超高压、长距离输电线路越来越多，而高压输电线路也因其在整个电网中的关键作用成为了电力系统的命脉。
但是长距离输电线路的故障巡线成为了安全供电的一大难题，从而线路故障点的准确定位显得越来越重要，为减少线路寻查的工作量，迫切需要在系统发生故障时能准确查找故障点。
因此，如何提高长距离高压输电线路的安全性和可靠性成为了迫切需要解决的问题。
国家电网公司颁布的《全国电力调度系统“十五”科技发展规划纲要》对线路故障测距精度提出了更高的要求，综合误差要在1%以内，采用阻抗测距法与分析录波结果都很难满足要求。
20世纪80年代末至90年代初，国内学者在输电线路故障行波理论研究上取得进展，随后将行波研究推向了应用领域。
由于行波的传播速度接近光速，且不受故障点电阻、线路结构及互感器变换误差等因素的影响，因此有较高的测量精度。
与现代的技术相结合，于是就诞生了一批基于行波原理的测距装置。
但是与行波测距技术取得显著进步不同，行波测距装置的检验技术明显的落后于行波应用技术。
在行波测距装置已经运行了十余年后，行波测距装置的检验技术仍旧是一片空白，至今国内仍然没有形成对行波测距装置进行检验的试验方法和试验手段。
高压输电线影响GPS信号试验
作者 简介 ：常金 龙（ １ ９ ７ ９ 一） ，男 ，工程师 ，主要从事 ＧＰ Ｓ在地 壳形变监 测中的应用 等方 面的研究 。 Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ２ ０ ０ ４ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ 基金项 目：国家 自然科学基金 资助项 目 （ ４ ｌ １ ７ ４ ０ ８ ２ ）资助 本 文 收 到 日期 ： ２ ０１ ５ － ５ — ０ ６
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ － ３ ２ ４ ６ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ １ ５
高 压输 电线 影 响Ｇ Ｐ Ｓ 信 号试 验
常金龙 甘卫军２ 张克亮２ 梁诗 明２
１ ） 中 国哈 尔 滨 １ ５ ０ ０ ９ ０黑龙 江 省 地 震 局 ２ ） 中 国北 京 １ ０ ０ ０ ２ ９中国地 震 局 地 质 研 究 所 摘 要 采用 Ｔ ｒ ｉ ｍ ｂ ｌ ｅ Ｎ ｅ ｔ Ｒ ８ ＧＰ Ｓ接 收机 ，通 过 高 压 场地 试 验 ，研 究高 压 输 电线 对 ＧＰ Ｓ信 号 的 影 响 。结 果 显 示 ：高 压 输 电 线 电晕 放 电产 生 的无 线 电干 扰 不 会 导 致 Ｇ Ｐ Ｓ接 收 机 对 卫 星 的失 锁 ， 不会 引起 载 波相 位 观 测值 断 记 。利用 高 次 差法 和 双 频组 合 双差 的方 法探 测 周 跳 ， 显 示 高压 线不 会 使 载 波相 位 产 生小 于 １ 周 的周 跳 。研 究 认 为 ，高压 线 对 Ｇ Ｐ Ｓ Ｌ波 段 信号 没 有 影 响 ，建议 勘 选 Ｇ Ｐ Ｓ基 准 站 站 址时 ，可适 当放 宽高 压 线 距 约束 。
分析高压输电线路无线电干扰与电磁散射对GPS卫星信号的影响测试
分析高压输电线路无线电干扰与电磁散射对GPS卫星信号的影响测试[摘要]通常，高压线路的电晕能够产生低于10MHZ的无线电干扰，可以拿高压导线先后定位数据存在的误差进行对比，由此来分析无线电干扰对GPS产生的影响；同时，由于高压导线会对GPS产生电磁散射，高压输电线路能够通过这些散射，改变GPS卫星的信号幅度数值、相距定位点以及传输路径，导致了误差形成。
因此，我们对特高压的交流输电线进行实验测试，从需要进行测试的线路范围内，取带电线路的10个测试定位点，以及不带电线路的10个测试定位点。
试验显示，距离定位点0m、15m、30m、45m、60m...至120m的坐标数值都没发生显著的下降，所以，我们可知带电与不带电的线路对GPS信号的影响与距离无关。
【关键词】GPS；高压输电线路；无线电干扰；电磁散射1.前言近年来，随着我国经济水平的快速增长，以及国民生活水平的提高，民众对于电的需求是越来越多。
这就刺激了我国电力系统的高速发展，输电线路越来越长，布成一张能够遍及大江南北的电网，具有多分裂导线、高铁塔以及同塔多回并架这三种特点[1]。
由于高压线路的导线电晕会产生无线电，就会对附近正在作业的GPS产生干扰，散射或屏蔽掉卫星信号。
可以说，特高压的输电线路简直就是一个巨大的GPS信号金属阻碍体。
有明确的国际GPS测量法规，规定了在观测GPS作业时，观测设备与输电线路的距离要大于50m。
我们可以利用GPS 卫星信号接收器，对特高压的交流输电线进行实验测试，从需要进行测试的线路范围内，取带电线路的10个测试定位点，以及不带电线路的10个测试定位点。
通过对手机来的数据进行记录、整理以及分析，来探寻出高压输电线路对GPS 卫星信号造成何种程度的影响。
2.无线电的干扰2.1导线电晕的干扰高压输电线路虽然有绝缘层，但是在线路的绝缘表面同样存在电位。
当电位的梯度值发生升高时，就会电离掉线路四周的空气，形成高频脉冲，这就是导线电晕的放电原理。
高压输电线路故障检测及定位技术研究
高压输电线路故障检测及定位技术研究随着现代工业和人们生活水平的提高，电力成为了现代社会不可或缺的能源，而高压输电线路则是电力输送的关键设施。
但是高压输电线路在使用过程中，往往会出现各种不可预知的故障，给电网的稳定供电带来了不小的损失。
因此，如何及时地检测和定位高压输电线路的故障成为了当前工程技术领域的重要课题。
一、高压输电线路故障检测技术高压输电线路故障检测技术是指通过各种手段、设备和技术手段对高压输电线路进行故障检测和诊断的过程。
通常，高压输电线路的故障检测可以通过以下几种方法来实现：1.巡检法巡检法是指依靠人工巡视的方式，对高压输电线路进行故障检测。
虽然这种方法的检测精度较低，但是由于设备简单、易操作，因此仍然是现今许多电力公司的检测方法之一。
2.无损检测法无损检测法是一种基于非侵入式和非破坏性的检测方法，主要应用于对高压输电线路的静电参数进行检测的过程中。
这种方法广泛应用于高压输电线路的绝缘检测中，解决了传统电力检测方法中由于对绝缘材料的破坏而产生的一系列问题。
3.故障特征提取法故障特征提取法是指通过对高压输电线路输出参数进行分析，从输出参数中提取故障特征的方法。
这种方法可以在很大程度上提高检测精度，但是对电力设备的要求较高，且环境影响较大。
二、高压输电线路故障定位技术高压输电线路故障定位技术是指通过各种手段、设备和技术，对高压输电线路的故障进行准确地定位的过程。
通常，高压输电线路的故障定位可以通过以下几种方法来实现：1.电缆混合定位法电缆混合定位法是利用对输电线路上一定距离内的电压、电流数据进行测量和分析，以获得在特定位置上的电阻和电感值。
采用这种方法能够实现较高的定位精度，但是需要测量和分析大量的数据。
2.系统盲定位法系统盲定位法是采用循环估计算法，在不断地调整估计值的情况下，利用系统非线性，自适应模型在线测量和故障定位。
这种方法的优点是成本低，但定位精度不够高。
3.基于声波检测法基于声波检测法是利用超声波传播的特性和相关监测技术，实现对高压输电线路的故障检测和定位的方法。
输电线路采用GPS-RTK中的观察
输电线路采用GPS-RTK中的观察摘要：本文主要论述的是关于输电线路采用GPS-RTK中的观察问题，在进行具体论述的过程中，首先从GPS-RTK 技术的概况去展开论述，其次通过工程实例的介绍，分析了在输电线路中测量方式的选择问题，其次对于GPS-RTK应用于山区线路测量中的优势做了详细的分析，最后对于输电线路采用GPS-RTK中的操作步骤进行了叙述，并对该技术在测量过程中的关键问题作了分析。
关键词：输电线路；GPS-RTK；测量；观察近年来，随着时代的发展，一些先进的科学技术逐渐的应用到了实际的工程中，特别是在测量方面，普通的测量仪器在一些地方无法实现测量，而GPS-RTK技术的应用在解决这一问题方面有着明显的优势，本文主要讨论的是GPS-RTK技术在输电线路测量过程中所发挥的重要作用以及相关的观察。
一、GPS-RTK的概况1、GPS-RTK的概念GPS指的是全球定位系统，是上个世纪美国人研制的空间卫星定位导航系统。
RTK指的是实时动态差分法，是一种GPS常用的测量方法。
该技术在野外使用过程中可以快速的定位，精确单位可以达到厘米级别[1]，这两者的有机结合，为工程测量的实现带来了新的方法，对于工作效率也有了明显的提升。
2.GPS-RTK应用于测量工作需要满足的条件GPS-RTK在应用过程中必须具备一定的条件才能发挥它的正常作用，主要的条件有以下几点：（1）GPS卫星的信号在测量过程中能被基准站和流动站接收到，而且数量上不少于5颗卫星；（2）基准站发出的信号和卫星发出的信号要保证在接收过程中的一致性；（3）整个接收工作具有连续性，中途不能中断，否则就会失去作用。
3.GPS-RTK测量的主要特点GPS-RTK在测量过程中，一般是通过天线实现信号发送和接收的。
该技术在测量的使用中主要有以下特点：（1）操作简单，经过短期的培训，工作人员就可熟练地使用；（2）一个测站和另一个测站之间即使有物体挡住彼此之间的通视，也不会影响到测量的进展；（3）测量精度较高，在测量过程中，可以精确到厘米级别；（4）工作不间断，可以连续工作；（5）测量过中需要的时间较短，可以有效的节约工期；（6）测量范围比较广，可以减少测站的个数。
基于整个输电网GPS行波故障定位系统的研究
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基于GPS的双端行波法输电线路故障定位研究
基于GPS的双端行波法输电线路故障定位研究摘要：输电线路发生了故障后，故障点会产生脉冲信号，并向两侧传播运动的行波。
基于GPS记录两侧行波波头到达的时间，可实现输电线路的精确故障测距。
本文首先介绍了输电线路双端行波法定位原理，提出了提取行波波头的小波分析方法，接着设计了具有高精度的GPS同步时钟设计方案，最后将该方法用于模拟试验研究，结果表明该技术具有很高的定位准确度。
关键字：输电线路; 故障; 行波法; GPS输电线路作为电力传输的纽带，是各电力系统之间的联络线，也是整个电力系统安全和稳定运行的基础，而架空输电线路又是电力系统中发生故障较多的地方。
输电线路上发生故障后，会对整个电力系统的安全生产造成严重危害。
我国疆域广阔，一旦输电线路上发生故障，对于确定故障发生的位置是非常艰难的，对于夜晚和恶劣天气情况下的故障就更加困难。
本文提出了基于GPS的双端行波法输电线路故障定位方法，首先介绍了输电线路双端行波法定位原理，提出了提取行波波头的小波分析方法，接着设计了具有高精度的GPS同步时钟设计方案，最后将该方法用于模拟试验研究，结果表明该技术具有很高的定位准确度。
1 输电线路双端行波法定位原理输电线路双端行波法定位原理是根据线路故障时在故障点产生的初始行波波头传播到线路两端的时间差和波速实现故障定位的。
图1行波定位原理在F点发生故障，产生行波向M、N传播。
初始行波波头到达检测点M的时刻为t1，初始行波波头到达检测点N的时刻为t2 。
设整个线路长为l，波速为ν，则F点到M点的距离为：2 小波分析方法提取行波波头暂态行波信号和噪声在小波变换下有不同的表现，行波信号的模极大值随尺度增大而增大，噪声信号的模极大值随尺度增大而减小，据此可以提取有用的行波信号，并根据波头计算时间差。
国内外普遍采用ad hoc算法来实现：①对故障信号进行小波变换；②求取模极大值点，将非模极大值点置零；③在最大尺度J上查找大于门槛值x0的模极大值点；④在尺度J-1上查找大于门槛值εj-1，且对应于尺度J上的模极大值点的传播点。
电力系统输电线路故障测距研究方法
电力系统输电线路故障测距方法研究摘要：本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。
根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。
其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达s 1的统一时标,从而可实现高精度的双端行波法测距。
为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过分析研究，其结果说明本系统的实验方案确实可行。
理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。
关键词：输电线路；故障测距；电力系统；行波；全球定位系统(GPS) Research about the measure of faultlocation in power system transmissionlineAbstract：The development and general situation of the research in this field in China and in other countries is introduced in this paper. All the existing algorithms can be classified into 4 main methods those are traveling wave location, impedance location, fault analysis location and Intelligence location .Then the principle and application condition of each algorithm are presented and discussed. Based on the analysis and comparison of each algorithm, the corresponding merits and application limitation are concluded.In this article, a new design scheme of the fault locator for HV transmission lines is presented. By using high-speed data acquisitioning unit designed specially to capture traveling waves of transient current, using Global Positioning System (GPS) to supply high precise time tagging for both ends and using wavelet transform theories to identify the head of the traveling waves, the fault locator can realize high precise double-ended traveling waves location. At the same time, using two-terminal voltages and currents sampled by the medium-speed sampling and processing unit synchronized by the Pulse Per Second (1PPS) of GPS, can realize accurate double ended steady state location.In order to verifying the feasibility of the fault location method, which is presented in this thesis, the experiment is performed based on the locale condition. The result shows that the experimental scheme of this thesis is feasible. The analysis and simulation results indicate that the studies in this dissertation can improve the accuracy, reliability and adaptability of traveling wave fault location.Keywords:power transmission line; Traveling wave; power system；Global Positioning System (GPS) ；fault location第1章绪论1.1 引言电能作为洁净的二次能源，在当代社会的能源比重原来越发挥着它不可替代的作用。
--基于GPS的输电线行波故障定位系统(修改版)介绍
专题一.基于GPS的输电线行波故障定位系统术语：1．GPS:全球卫星定位系统(Global Positioning System) 2．行波:Travelling Wave(输电线上传输的非稳态量) 3．故障定位/故障测距:Fault Locating4．电压等级：10kV/35kV/110kV/220kV/500kV一、课题的来源二、目的和意义三、行波测距的基本原理4.1 单端行波故障测距原理4.2 双端行波故障测距原理四、课题研究的内容及技术关键五、GPS卫星导航全球定位系统简介5.1 GPS系统5.2 GPS接收机及天线5.3 GPS接收机输出的信号六、异地高精度同步数据采集系统七、行波信号的数据处理—小波分析法一.课题的来源本项目由华中科技大学提出，由华中网局出资研究。
二.课题的意义超高压输电线路输送距离长，暴露在旷野，且多为山区丘陵地形，其复杂故障的快速、精确定位，一直是尚未解决的难题，对系统的安全运行构成较大威胁，也给线路维护人员带来了沉重的负担。
本项研究，将开发研制一种具有九十年代中期国际先进水平的新型复杂故障定位系统。
该系统基于GPS行波定位原理，能快速、准确地对雷击闪络、断线、碰线、高阻接地、污闪等复杂故障定位，定位精度在±300m以内。
该系统的投入，将有助于运行人员快速排除故障，形成线路故障的历史资料，为确保安全供电，提高系统运行水平，以及减轻线路维护人员的繁重劳动，提供有力的检测手段，将给电力系统带来巨大的经济效益。
该系统的开发研究还将形成具有九十年代中期国际先进水平的高科技产品，考虑到全国电力网正在形成，该产品具有很大的市场容量及推广前景。
三.行波测距的基本原理高压电力线发生故障时，会产生幅值很大的非稳态量，并从故障点向两端传播，称为行波。
为行波传播速度接近光速，约为3.0×108米/秒。
根据行波到达两端变电站的时刻来确定故障点的位置称为：行波发故障定位。
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U/V
耦合 电容器
行波 传感器
0.4 耦合 电容器
行波
0.0
传感器
-0.4
图 2 电缆故障测试电路 Fig.2 Circuit for testing cable fault
U/kV
10
0
-10
0.0 0.2
0.4
0.6 t/ms
图 3 小冲击信号发生器产生的电压波形 Fig.3 Impulse signal waveform
Fig.5 The disturbance signal caused by 600kV impulse signal
U1/V 2
0
1
-2 U2/V
2 2
0
-2
0 10 20 30 40 t/µs
图 6 距左端 1km 处输入冲击, 两端的行波波形 （1 为左端 2 为右端）
Fig.6 Waveforms in two terminals of cable with impulse signal input at 1km from left terminal (waveform 1 for the left and waveform 2 for the right)
本文针对行波定位装置[5~9]，提出了一些在实验 室即可进行的检验方法并进行了装置的耐压实验， 校验了因两端定位装置硬件不一致产生的定位误差。
2 高压冲击实验测试
２．１ 实验条件 实际雷电现象较复杂，难以用实验准确模拟。
本文采用高压冲击实验近似地模拟理想条件下的雷 击，把高压冲击信号加于输电线路，测试行波传输 特性。由于采用实物模拟，所以高频响应特性与实 际电力系统差别不大，且该方法还能测试装置的电 磁兼容性能。
行波传感器
行波传感器
双河 500kV
汉阳 500kV
~~
双河 220kV
汉阳 220kV 凤凰山 220kV
3 RTDS 实验测试
数字仿真系统 RTDS 是为实时仿真电力系统暂 态过程而专门设计的并行计算机系统[10]，如图 8 所 示。RTDS 能够模拟实际系统的运行情况，仿真采 用分析故障行波传输衰减及色散特性，能满足对行 波传输测试的要求[10,11]。但 RTDS 仿真结果的 D/A 输出步长一般大于 50µs。相对于架空线路，一个步 长的误差至少相当于故障行波传输 15km。因此， 只有考虑 D/A 转换步长，消除转换步长的影响， RTDS 实验装置才能应用于行波定位装置的测试。 但 15km 以内的近距故障仍只能由其它方法进行测 试。
218.79µs（1MHz 信号波速 2.98×105km/s），而 RTDS 实际 D/A 输出的行波波头在第 4 个步长（每步长为 65.104167µs）时刻出现。这样，RTDS 凤凰山侧实 际输出的模拟信号出现时刻为 260.42µs。同样葛洲 坝侧 RTDS 实际输出的行波波头模拟信号时刻为 911.46µs。由 RTDS 输出模拟信号进行理论计算， 得到故障点离凤凰山 65.995km。因此，由
第 22 卷第 8 期 2002 年 8 月
文章编号：0258-8013（2002）08-0031-04
中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE
Vol.22 No.8 Aug. 2002 © 2002 Chin. Soc. for Elec.Eng.
输电线路故障 GPS 行波定位装置实验测试研究
KEY WORDS: fault location; traveling wave; High-voltage experimentation ; Real Time Digital Simulation (RTDS)
摘要：输电线路故障行波定位装置难以在实验室得到校验。 文中提出了采用高压冲击实验测试雷电行波及利用实时数 字仿真器 RTDS 测试各种故障行波的实验测试方法，并进行 了定位装置的耐压测试，校验了因两端定位装置的硬件不一 致而产生的定位误差。该方法适合于测试基于行波传感器的 故障定位装置。
关键词：故障定位； 行波； 高压实验测试；实时数字仿真 器(RTDS)
中图分类号：TM711
1 引言
文献标识码：A
模拟电力系统暂态行波传输过程较为困难，通 常采用的动模实验满足不了对行波定位装置测试的 要求[1]。国内外研究人员为了验证行波定位原理及 测试故障行波定位装置的精度，提出了多种实验测 试方法如：
(1) 巴西在运行的线路上进行接地故障实验[2]， 但该实验风险大、费用高；
(2) 在专用的实验线路上进行故障实验[3]，但该 实验所需人员多、设备多、费用也较高。
(3) 仿真模拟实验，以专用的暂态信号发生器， 把 EMTP 仿真结果或现场录波数据存入 RAM，进 行高速回放，模拟实际系统运行，以验证行波故障 定位原理[4]。但该方法需要解决大容量 RAM 存储 器、高速D/A转换及高频高精度的放大电路等难题。 据知，国内外还没有提出一种全面的可在实验室里 进行的行波定位装置检验方法。
2. College of Electrical & Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)
ABSTRACT: Fault locator of transmission line with traveling-wave is difficult to be tested in laboratory. Traveling-waves caused by light striking are simulated by the experiment of high voltage impulse in a cable, and fault traveling-waves are simulated by Real Time Digital Simulator (RTDS). High-voltage enduring is also tested, and the error of fault-location caused by the difference of fault locators of two terminals is examined. The experimentation is suit to test the traveling-wave sensor based fault locators.
左端测量
右端测量
故障点离 左端测量 距离/km
绝对误差 /km
0.0
374797.0 374811.8
0.02
0.02
0.5
669946.4 669956.0
0.54
0.04
1.0
235778.4 235783.2
1.02
0.02
1.5
669404.0 669403.8
1.52
0.02
2.0
533420.8 533415.6
2.3 模拟电缆故障行波定位实验 冲击电压加于 3km 6 捆电缆连接点处的外皮和
芯线之间，两端行波传感器输出波形如图 6、7 所示， 图中两端行波极性不一致是由接入示波器时两端的 正负极性接法不一致而致。行波定位结果见表 1， 定位误差小于 40 m。误差的主要来源为：① 波速 估算的偏差；② 电缆长度偏差及传感器引线的影 响；③ 两端 GPS 之间的时间偏差；④ 传感器及启 动录波部件的延时偏差。
曾祥君 1, 尹项根 2, 林福昌 2, 张 哲 2, 陈德树 2
(1.长沙电力学院 电力系,湖南 长沙 410077; 2. 华中科技大学电气与电子工程学院，湖北 武汉 430074)
EXPERIMENTATION FOR THE GPS AND TRAVELING-WAVE BASED FAULT LOCATOR OF TRANSMISSION LINE
2.02
0.02
2.5
496553.6 496544.0
2.46
0.04
3.0
088122.6 088107.8
2.98
0.02
*注：表中行波到达时刻为实验测试时装置记录的 GPS 高精度时 钟秒以下刻度。
葛洲坝 500kV 大江电厂
~
CVT
LGJQ-4x330/326km
凤凰山 500kV CVT
ZENG Xiang-jun1, YIN Xiang-gen2, LIN Fu-chang2, ZHANG Zhe2, CHEN De-shu2 (1.Department of Electric Power, Changsha University of Electric Power , Changsha 410077, China;
第8期
曾祥君等： 输电线路故障 ＧＰＳ 行波定位装置实验测试研究
33
表 1 行波定位结果 (假定行波波速为 2.0× 105 km/s)
Tab. 1 Results for fault location with traveling-wave
故障点离左 端距离/km
行波到达时刻 /µs*
32
中国电机工程学报
第 22 卷
波器采用与现场运行一致的实际设备，行波传感器 套在 CVT 的地线上[5~7]，冲击信号如图 3 所示。
220V
硅堆
T
铜球放电间隙 56Ω