铁路贯通自闭线路行波故障测距技术
《行波测距技术》课件
A 智能电网
行波测距技术可用于智能电网的故 障定位和监测，提高电网的运行效
率和安全性。
B
C
D
物联网
在物联网领域，行波测距技术可为各种传 感器提供高精度、高可靠性的距离测量， 促进物联网的发展和应用。
输电线路
在输电线路中，行波测距技术可用于线路 故障的快速定位和监测，降低线路维护成 本。
行波测距技术的原理
总结词
行波测距技术的原理基于电磁波的传播速度和时间测量。
详细描述
行波测距技术的原理基于电磁波的传播速度和时间测量。它 通过发送行波信号，如超声波或电磁波，并测量该信号在目 标物体上的反射时间，然后根据电磁波的传播速度计算出目 标物体与测量点之间的距离。
行波测距技术的应用场景
总结词
行波测距技术广泛应用于各种需要精确测量距离的领域。
详细描述
行波测距技术广泛应用于各种需要精确测量距离的领域，如无损检测、智能交通 系统、机器人技术、航空航天等。它具有高精度、高可靠性和非接触测量的优点 ，因此在许多领域中得到了广泛应用。
02
行波测距技术的分类
基于电力的行波测距技术
总结词
通过测量电力行波在传输线中的传播时间，计算出传输线长度。
详细描述
基于电力的行波测距技术利用电力行波在输电线路中的传播特性，通过测量行波的传播时间来计算输 电线路的长度。该技术具有精度高、测量速度快、不受地形限制等优点，广泛应用于高压输电线路的 测量。
基于声音的行波测距技术
总结词
通过测量声音行波在介质中的传播时间，计算出距离。
详细描述
基于声音的行波测距技术利用声音行波在空气、水等介质中的传播特性，通过测量行波的传播时间来计算距离。 该技术具有操作简便、成本低廉等优点，常用于短距离测量，如管道长度、水深等。
行波测距操作说明
行波测距操作说明行波测距原理分为单端测距和双端测距，单端为线路一端装有行波测距装置，双端为两端都装。
现本站可以实现双端测距，条件为与对端变电站董家变通讯正常，已实现互相调取数据进行分析，通讯采用东北调度数据网。
本装置分为GPS,XC21和工控机三大部分。
一．GPS装置正常情况下失步监视灯灭，时间正常。
二．Xc211. 装置的前面板装置的前面板包括数码显示器(LED)、控制按键、指示灯、EEPROM写保护。
数码显示器(LED)用于显示装置的时间、日期、定值输入菜单与键入值，装置运行状态与装置内部故障信息。
控制按键共有四个，从左到右分别是“Menu”、“→ ”、“+”、“ 回车”，可完成定值整定、波特率设置、时间修改等功能，具体使用详见第4节。
指示灯包括电源指示灯、GPS指示灯、DAU指示灯等。
上电后电源指示灯常亮；GPS指示灯正常时一秒钟闪烁一下，如不闪烁则表示装置的GPS时钟的1PPS未接入；DAU指示灯常亮。
2.装置的后面板装置的后面板包括电源开关、保险丝、PC机接口(COM2)、GPS接口(COM1)和接线端子排。
接线端子排包括电源输入、GPS秒脉冲输入、中央信号或保护出口信号输入、装置异常输出、装置启动输出、线路电流输入等端子。
具体接线及功能见下节。
后面板图见附录B。
3.装置的接线端子图1.接线说明1）模拟量输入端子：上方第一排端子从左至右的第1～48端子为8回线路A、B、C三相电流输入，按Ic8，Ib8，Ia8；Ic7，Ib7，Ia7；Ic6，Ib6，Ia6；Ic5，Ib5，Ia5；Ic4，Ib4，Ia4；Ic3，Ib3，Ia3；Ic2，Ib2，Ia2；Ic1，Ib1，Ia1顺序排列，见附录B。
2）TEST1、TEST2口：是两个测试口。
TEST2口用于测试第一～第四回线路的启动情况；TEST1口用于测试第五～第八回线路的启动情况。
见附录C。
3）串口COM1、COM2、COM3：COM1是GPS时钟接口,插座为九针插座，符合RS485标准，波特率从1200、2400、4800、9600可选，默认为2400bps，用配件中的RS232串口线将它与T-GPS时钟的RS485/422连接即可；COM2为PC机接口,插座为九针插座，标准232接口，波特率从1200、2400、4800、9600、19200可选，默认为19200bps；COM3为备用接口。
现代行波故障测距原理在电力系统中的实际应用
分别为Ｔ Ｍ和ＴＮ，则Ｍ端和Ｎ端母线到故障点的距 离 和Ｄ 分别可以表示为：
Ｄ ＝ ｆ ．／ ＿ｑ ７ ｔ Ｄ （ ， １Ｌ 、＝ ７ 、一 】
Байду номын сангаас
关键词 ：电力系统 行波 故障测距 单端原
理 双 端原理
１ 述 、概
电力传输线路故障后快速进行故障点定位是 保证电网安全稳定运行的一项关键技术 ，也是长期 以来困扰 电网运行的世界性技术难题之一，准确进 行故障点定位有利于减轻人工巡线的工作量、缩短 故障修复时间， 并且可以提高供电可靠性、 减少停 电损失 。 早期 故障测距技 术主要应用 的是故障录波 法、故障阻抗 （ 电抗）法等。二次大战后，受雷达 发明的启发 ，人们开始利用行波现象对电力线路 故障现象进行分析 ，行波测距技术具有所测电压、 电流行波的传播速度接近光速 ， 受过渡电阻、系统 运行方式和线路负荷影响较小等优点，可使线路故 障测距可靠性、精度大大提高。但是，自 ０ ２ 世纪４ Ｏ 年代末早期行波法诞生，Ｎｓ 年代现代行波法的提 ｏ 出之后的一段时间内，由于现场试验条件的限制以 及所提出的各种测距算法不可靠，行波故障测距技 术ｊ未得到实际应用； ｝ 直至９ 年代初，我国学者提 ０ 出了利用电流暂态分量的输 电线路行波故障测距技 术，大夫推动丁现代行波故障测距技术的发展 ，自 此行波测距法重新受到瞩 目。 近几年，随着该领域原理和相应算法的不断 完善 ， 现代行波故障测距技术在电力系统中得到了 越来越广泛的应用。 ２ 现代行波故障测距基本原理 ， 现代行波故障测距原理主要分为Ａ 型单端行 波故障测距原理和Ｄ型双端行波故障测距原理。 ２１ ．双端行波故障测距原理 一Ｄ 型原理 Ｄ型现代行波故障测距原理利用线路内部故障 产生的初始行波浪涌到达线路两端测量点时的绝对 时间之差值计算故障点到两端测量点之间的距离， 原理如图１ 所示。
行波测距技术在超高压输电线路中的应用
行波测距技术在超高压输电线路中的应用现代电力电网的正常运行离不开可靠准确地得到输电线路的故障点的定位。
当超高压输送电线路出现故障时，故障点产生的行波将沿着输电线路向故障点两边进行传播。
行波动作快速，但可以根据行波的特点对其进行距离测量，从而找到故障所发生的位置。
本文将首先简析行波故障测距所使用的物理学机理，并结合具体案例来说明其在超高压输电线路中的应用。
标签：超高压输电；故障测距；行波。
我国经济的高速发展驱动着电力系统朝着更大、更稳定的方向发展。
超高电压输电技术是应时代发展要求应运而生，更高的电压意味着更低的线路损耗和更大的能量传输。
高压输电线路作为电力系统的大动脉，是最容易和最频繁发生故障的部位。
由于输电线路全部在户外，除了恶劣的自然环境，本身的老化等都会导致故障的发生，而由于超高电压输电在远距离输电才更有经济优势，以上原因导致当输电线路发生故障时，极难查找出故障点。
准确快速的故障测距可以有效帮助修复线路，保证线路可靠稳定供电，从而保证整个电网的安全稳定运行，最大限度降低线路故障对整个电力系统造成的威胁和对国民经济和人民生活带来的综合损失。
1、电力输电线路测距现状基于工频电气量的工频阻抗法是当前电力系统使用较多的定位故障点的方法，其主要是通过测量故障输电线的电压电流等量并计算出系统故障回路的阻抗值来估算故障点的距离。
但阻抗法极易受输电线路本身阻抗、负载电荷等的干扰，测距的精度没法得到保证。
高频数字量采集和电磁暂态理论的进步推动了基于行波的测距技术的发展，其测距精度相较传统工频阻抗法有了大大提高。
2、行波测距的物理学释义及实际应用方法根据叠加原理将发生故障的输电线分为正常状态和附加故障状态的叠加。
由工程经验知，一般故障点和地短接使得故障点的电压变为0V。
输电线正常工作时，定义该点电压为U。
由叠加原理易知，假定叠加的故障时，定义该点电压为-U，这样叠加之后故障点的电压为0V。
假定的叠加故障状态中-U电压将使得高压输电线产生由故障点向线路两端传播的前进波，即故障行波。
行波故障测距浅析及配置建议
行波故障测距浅析及配置建议【摘要】：本文介绍了行波故障测距的概念和原理，对两种典型的行波测距方法――单端行波测距法和双端行波测距法的优缺点进行分析，并结合不同电压等级的输电线路，提出了符合对应电网要求的配置建议。
【关键词】：故障测距行波XC-21 输电线路引言对220kV及以上电压等级的电网，当线路发生故障后，必须进行寻线，以寻找故障点，根据故障造成的损坏程度判断线路能否继续运行还是须停电检修。
高压输电线路故障的准确定位，能够缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失。
对于占绝大多数的能够重合成功的瞬时性故障来说，准确地测出故障点位置，可以区分是雷电过电压造成的故障，还是由于线路绝缘子老化、线路下树枝摆动造成的故障等，从而及时发现事故隐患，采取有针对性的措施，避免事故再次发生。
因此，线路故障后快速寻找故障点就成为保证电网安全稳定运行的一项重要技术，输电线路精确故障定位具有重要意义。
行波测距是利用高频故障暂态电流、电压的行波来间接判定故障位置，包括单端行波测距法和双端行波测距法。
由于其有着较高的精度和准确率，基于行波原理的测距装置已得到较为广泛的应用，其推广和应用对输电线路运行的安全性、经济性和可靠性具有重大意义。
本文介绍了行波故障测距的概念和原理，比较了两种典型的行波测距的方法，根据其特点提出了配置建议。
1行波故障测距原理1.1行波的基本概念线路上任一点电压、电流值实际上是许多个向两个不同的方向传播的电压、电流波值的代数和。
这些电压、电流波以一定的速度运动，因此称为行波。
运动方向与规定方向一致的行波，为正向行波，而把运动方向与规定方向相反的行波为反向行波。
规定由母线指向线路的方向为正向，则由母线向线路运动的行波叫做正向行波（V+、I+），而由线路向母线运动的行波叫做反向行波（V-、I-）。
输电线路故障时，相当于在故障点加上了与该点故障前电压大小相等，方向相反的虚拟电源。
这个虚拟电源产生向线路两端运行的电压、电流行波，经过多次反射、衰减，进入一个新的稳态。
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。
行波保护与故障测距
上图中，Ｆ点加上电压时，C 1 上电压为U F ，但电容 C 2 、C 2
是经过一段电感L d x与电压U
相连，其电压要经过一段时间
F
才能出现，而C
3
由奇异性校验理论可知，小波变换结果反应 信号在对应位置的变换率，小波变化的模极大值 与信号突变点一一对应，且模极大值大小与信号 突变量大小成正比，模极大值正负与信号极性一 致。
上图中，故障产生的行波包含如下信息： 1、各行波分量都包含时间信息。 2、故障点产生的电压、电流行波在t1时刻到达检测点， t2时刻故障点二次反射波再次到达检测点，两者时间差 与故障距离成正比。 3、电流与电压行波中包含极性信息。 4、电流与电压行波的幅值满足一定关系，且与方向行 波幅值成一定比例关系。 5、方向行波中包含行波传播方向的信息。 6、反、折射系数包含母线连线情况信息。
uC x
Lm
Lm
Ls iC t
iA x
iB xks kmFra bibliotekkm ks
kkm muuttBA
iC x
km
km
ks
utC
❖ 式中：
Ks C0 2Cm Km Cm Ls为每相导线以大地线 和为地回路的自感 H（ km） Lm为相间的互感H（km） C0为每相对地电容 F （ km） x为距离（ km）
和平移生成的函数族
a,b
|
1
a| 2
(t
b) a
被称为连
续小波，其中a为尺度因子，b为平移因子。
令
a
1 2j
行波测距培训、单端测距、双端测距、行波测距装置操作方法
• 1、单端测距 • 2、双端测距 • 3、行波测距装置操作方法
• 输电线路发生故障时，故障点会产生向两端传 播的行波，故障产生的行波电压、行波电流含 有丰富的故障信息。
• 导线上产生波过程是因为线路具有分布的电感 、电容。
• 行波分为电压波、电流波。由于线路电感、电 容的存在，行波以一定速度向两侧运动，即电 场以一定速度运动。
单端测距
优点：单端测距法可以不需要全球定位系统 及两端数据通信等，测距结果实时性高。
缺点：单端测距法原理存在较大缺陷，行波 的极性和幅值是行波的重要特征，在很多线 路结构和故障情况下无法进行单端测距，单 端测距还存在测距死区的问题。
2、双端测距
•
t1
t2
•M
l1
l2
N
2、双端测距
双端测距
• 优点：由于母线两端都只检测第1个到达的 行波，线路的过渡电阻的电弧特性、系统 运行方式的变化(是否多分支线路等 ) 、线 路的分布电容以及负荷电流等对测距复杂 性不会造成大的影响，因此，双端行波法 比单端行波法测距结果的可靠性高。
1、单端测距
•M
N1、单端测距源自1、单端测距单端行波法产生的误差主要是原理性误差。由于行 波在特征阻抗变化处的折反射情况比较复杂 ,非故 障线路不是无限长 ,由测量点折射过去的行波分量 经一定时间又会从测量点折射回故障线路 ,受这些 因素的影响 ,使得行波分析和利用单端行波精确故 障测距有较大困难。若反射或透射回测量点的行波 识别错误,则测误差大小是不确定的。但基于单端法 的测距装置的测距结果基本不受线路两端设备和硬 件的时间不一致性的影响，且除高阻故障外，测距 结果基本不受线路长度误差的影响。
• 缺点：在多回线路结构的原理上存在不足 ，需要单端法作为补充。
行波测距方法原理
行波测距法介绍
基本原理：行波在线路上传播速度接近光 速，通过测量电压、电流行波在故障点 及母线（电站）之间的传播时间测距。 测距方法有: 单端电气量A型方法 双端电气量D型方法 利用自动重合闸的E型方法
单端电气量A型方法
A变电站 B变电站 故障点距A变电站
t
XA 1 1 v t v(TS 2 TS 1 ) 2 2
Ts1
Ts2
时间
双端电气量D型方法
TsA TsB
A变电站
B变电站
故障点距A变电站 故障点距B变电站
1 (TSA TSB ) v L 2 1 X B (TSB TSA ) v L 2 XA 来自利用自动重合闸的E型方法
A变电站 B变电站 故障点距A变电站
t
XA 1 1 v t v(TS 2 TS 1 ) 2 2
Ts1
Ts2
时间
铁路电力贯通(自闭)线常见故障分析及查找方法
铁路10KV电力贯通（自闭线）线路故障分析判断及查找方法10KV电力贯通线（自闭线）路是铁路电力系统的重要组成部分，线路因点多线长，路径复杂，设备质量参差不齐，受气候、地理环境影响较大，供用电情况复杂，设备故障影响着铁路供电系统的安全运行，直接影响到铁路运输的安全正点。
如何正确有效地判断、查找、处理电力线路故障，缩短停电时间，及时恢复供电尤为关键。
现将电力设备故障类别，各种现象及分析判断查找方法简述如下：一、10kV电力贯通(自闭)线常见故障1. 短路故障：⑴相间短路（三相和两相短路）；⑵接地短路（两相短路接地、两点接地短路故障、单相接地短路）。
2. 接地故障：⑴金属性接地；⑵非金属性接地。
二、造成设备故障的主要原因：1. 雷击瓷瓶击穿、避雷器击穿（爆炸）引线搭接在金具上。
2. 外力原因造成倒杆、断线、电缆损坏。
3. 设备原因造成故障，如瓷瓶击穿、连接线夹断裂造成缺相、电缆接头工艺不达标造成接地或短路故障等。
4. 气候因素造成故障，如大风倒树压在线路上。
5. 设备缺陷处理不及时造成故障。
三、10KV电力贯通（自闭）线短路故障分析及处理贯通（自闭）线跳闸后，重合闸不动作或动作不成功时，首先由变配电所值班员和生产调度分别调取跳闸、重合闸不成功时的数据，通过分析初步判断故障性质及位置。
根据分析情况，可组织对跳闸线路进行试送电进行故障排查。
试送电进行故障时应注意以下几个方面：1. 正确选择试送电的配电所⑴尽量避免用信号备用电源取自该配电所的馈线柜，若试送电引起进线断路器跳闸，则会造成这些站信号主备用电源同时停电。
⑵选择故障点远端的变配电所进行强送，且两配电所必须均取消重合闸，待线路故障处理完毕恢复供电时重新开通。
⑶选择进线、母联与馈线断路器整定值级差较大的变配电所进行强送。
选择配电所贯通线不在主供的变配电所，如果并网条件好的，则需要并网倒电将主供所的贯通线（自闭线）倒为备供，避免强送电时因线路故障未消除，造成越级跳闸，扩大停电范围。
论铁路10kv供电系统中自闭、贯通线路故障查找方法
论铁路10kv供电系统中自闭、贯通线路故障查找方法李扬摘要:在铁路电力供电系统中，自闭和贯通电力线路为铁路沿线自动闭塞信号及车站负荷等提供电源。
为了保证铁路运输安全，对自闭贯通线的可靠性和故障快速排除的要求很高，如产生供电中断，将会导致自动闭塞信号混乱，影响铁路的正常运输，严重时将会造成重大生命财产损失。
因此，为了避免事故进一步扩大，提高配电网的安全、可靠、经济运行，必须尽快找到故障点并排除故障。
本文结合工作中的实际情况快速确定故障区段，合理利用阻抗法、行波法、S注入法的各种优点，为快速查找故障和处理故障提供了有利保障。
关键词:自闭贯通线;阻抗法;行波法;S注入法；故障区段1. 自闭贯通线路特点我国铁道配电网采用自动闭塞和电力贯通线路(简称自闭贯通线)为铁路系统调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰信号等一级负荷提供电源。
自闭电力线路是指对自动闭塞区段信号设备供电的10kV专用电力线路。
贯通线是指连通铁路沿线两个相邻变电所、配电所间的10kV或35kV电力线路，它主要对沿线的车站和区间负荷供电，兼做信号设备的备用电源。
在我国，为了实现安全、可靠、优质、经济地供电，铁路自闭贯通配电网在系统构成和功能上与常规电力系统配电网有所区别，自闭贯通线简化其示意图如图所示，它主要的特点有:(1)供电线路长。
(2)供电点多，供电负荷小。
(3)系统接线形式简单，但线路为架空线和电缆混合线路。
(4)运行环境差，地区偏远，日常维护困难，一旦故障发生，其维修较困难。
(5)电压等级低，变(配)电所结构单一，但供电可靠性要求高。
京哈线通蓟自闭、贯通区段2.自闭贯通线路故障定位的意义及研究现状据现场调查，自闭贯通线投入以来，各种故障屡有发生，如线路上瓷瓶、悬垂的绝缘子由于各种原因，经常遭受破坏，有的明显，有的隐蔽；避雷器数量多，造成击穿的机率较大；10 kV电缆绝缘薄弱，北方地区温差大和电缆运行环境极为复杂，电缆头常发生击穿故障；小动物、风季铁丝、树枝类常被刮到线条或变压器上引起接地或短路；气温骤然降低造成线条断线等。
利用行波经验模态分解实现线路故障测距
ａ ｄ Ｎｅ Ｔｅ ｈｎｏ ｏ ｎ ｗ ｃ ｌ ｇｙ，Ｃｈ ｎｇｑ ｎ ｉ ｒ ｉｙ ，Ｃｈｏ ｑ ｎｇ ４ ０ ４，Ｃｈ ｎａ； ｏ ｉ ｇ Ｕｎ ｖｅ ｓｔ ｎｇ ｉ ０ ０４ ｉ ２． ｏｎｇ ｉ ｇ Ｎｅ Ｃｅ ｕ ｙ Ｅｌ ｃ ｒｃ ｌＣｏ Ｃｈ０３ Ｃｈｉ ａ ｄ Ｃｈ ｇｑ ｎ ００ ０， ｎ）
中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ Ｍ７ ３ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３８ ３ （ ０ １ ０— ０ ７ Ｏ １ ０— ９ ０ ２ １） ３ ０ ６一 ５
Ｆａ ｌ ｃ ｔｏ ｆ Ｔｒ ｎ ｍ ｉｓ ｏ ｎ ｙ Ｅｍ ｐｉ ｉ ａ ｏ ｕ ｔ Ｌｏ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｌｉ ｅ ｂ ｒ ｃ ｌＭ ｄｅ Ｄｅ ｏ ｐ ｓ ｔｏ ｆ Ｔｒ ｖ ｌｎｇ Ｗ ａ ｅ ｃ ｍ ｏ ｉｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｉ ｖ
第２ ３卷 第 ４期
２１ ０ １年 ８月
电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报
Ｐｒ ｃ ｅ ｉ ｇ ｆｔ ｅ Ｃ Ｕ— ｏ ｅ ｄ ｎ ｓｏ ｈ Ｓ ＥＰＳ Ａ
浅析铁路电力远动系统技术
浅析铁路电力远动系统技术摘要：电力远动的应用是铁路发展的一个重要的里程碑，它为铁路电力系统向自动化方向发展奠定了坚实的基础，为铁路行车供电提供了保障。
本文简单介绍了铁路电力远动系统，并与探讨了铁路电力远动系统的几项技术与应用。
关键词：铁路；电力远动；抗干扰一、铁路电力远动系统铁路电力远动系统又称铁路电力调度自动化系统，就是利用计算机软硬件技术、自动检测和控制技术、计算机通信和网络技术，对铁路电力供电的各个环节，如变配电所、信号电源(STU)、线路开关(FTU)等，进行集中监视和控制，实现遥测、遥信、遥调、遥控的功能，达到自动化调度和管理的目的，以提高运行管理及维护水平的系统。
铁路电力远动系统一般选用分层分布式系统结构，主要由远动控制主站、远动终端和通信通道三部分构成。
电力远动系统的主要功能有故障处理功能，主要指线路故障定位，自动或手动隔离故障点，恢复非故障区段的供电。
信号供电电源监视，即信号电源的运行状态监测及失压、过流等异常情况的检测、告警、录波等功能。
SCADA（遥信、遥测、遥控、遥调）功能。
二、铁路电力远动工作系统操作在某铁路线电气化新增二线的施工中，曾出现过一个电调台在一个天窗内办理12张工作票。
一个供电臂有5—6个作业组同时作业的情况。
如果不采用远动系统，电力调度直接下令给变电所值班人员进行停送电操作，由于变电所值班人员并不掌握供电臂上作业组作业情况，变电所值班人员对命令内容是否正确根本无从判断，增加变电所操作这一环节，反会不利。
电力调度的作业流程：作业前一日工区申报作业计划(内容包括停电范围、作业地点）一电力调度审核工作票——作业时电力调度给变电所发令停电(或远动操作停电）一工区作业完毕消令——电力调度发令送电(或远动操作送电）。
此过程中存在三个关键环节：要进行远动操作的开关与计划中要求停电开关是否一致；电力调度下令时，作业命令中作业组要求的停电开关是否确已停电；作业完成后进行送电时，此开关所涉及的供电臂上的所有工作是否已全部完成。
输电线路行波故障测距基本描述、装置建模原则
附 录 A （资料性附录）行 波 测 距 基 本 描 述行波测距是利用故障产生的暂态电流、电压行波来确定故障点的距离，如图A.1所示。
它包括双端行波测距法和单端行波测距法。
1M T '2M T 2M T 1N T '2N T 2N T图A.1行波测距示意图双端行波测距是通过测量故障行波达到线路两端的时间差来计算故障距离，公式为：111()2N M L T T v l −−=（A.1） 112()2M N L T T v l −−= （A.2） 式中：Ｌ 线路长度；l 1，l 2 故障点到两端的距离；T M1，T N1 行波到达线路两端时间；ｖ 行波传播速度。
对双端行波测距法而言，线路长度的误差ΔL 将会导致ΔL /2的测距误差，1μs 的时间误差将导致近150m 的测距误差。
单端行波测距是通过测量故障行波在故障点与本端母线之间或故障点与对端母线之间往返一次的时间差计算故障距离，公式为：211()2M M T T v l −= （A.3） '211()2M M T T v l L −=− （A.4） 式中：l 1 故障点位置；L 线路长度；T M1，T M2 故障初始行波到达M 端母线测量点及其从故障点反射回测量点的时间；T’M2经过故障点透射过来的故障初始行波在N端母线的反射波到达M端母线测量点的时间；ｖ行波传播速度。
单端行波测距由于原理上的缺陷，一旦不能正确识别反射波，测距精度就无法保证。
由于实现单端行波法的计算机算法还不成熟，因而难以自动给出准确的测距结果；同时在很多情况下，也无法通过对单端暂态行波波形的离线分析获得准确的测距结果。
双端行波测距受影响因素少，测距结果准确、可靠。
原理上可利用电流行波或电压行波测距，考虑到CT具有较好的传变高频信号的能力，建议使用CT二次侧测到的电流行波信号进行测距。
在实际应用中，一般应利用电流行波故障测距，同时以双端行波测距法为主，辅助以单端行波测距法或其它方法。
铁路10kV线路单相接地故障行波信号数据采集方法
由于铁 路 １ ０ ｋ Ｖ高 压贯 通 （ 自闭 ） 线路 单 相接 地故
Ｇ Ａ间的数据传递 ， 而 Ｄ Ｓ Ｐ 程序和采集 的数据需存储
在 外 部存 储 器 ， Ｆ Ｒ Ａ Ｍ和 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ是 对 存 储 空 间 进 行 的
扩展。
障时 ， 故障信号微弱、 干扰大 、 影响因素多等特点 ， 采 用传统小波变换奇异性检测行波波头测距精度和测
相接地故障检测数据的有效性。 关键词 ：铁路 ｌ Ｏ ｋ Ｖ线路 ； 电压行波测距 ； 小波 变换 ； 故 障定位
根据现行波测距装置实测状况 ， 采用 以下硬件与
软件综合改进方案 ， 以便解决漏检 、 误检 、 检测精度低
等 问题 。
１ ． １ 行波 采样装 置 改进方 案
０ 引言
中 ，为 了 进一 步 提 高 故 障测 距 的 精度 ，准 确 提 取 行
图１ 故 障 行 波 采样 装 置 改进 后 组 成原 理 图
故 障测距 系统采用 Ｄ型双端电压行波测距法完
成 故 障定位 。 原行 波 采样装 置 由基 于 Ｄ Ｓ Ｐ和单片 机 的 组 合采 集 平 台构成 ， 由于单 片机 运算 速 度 和控 制精 度 等 偏低 ， 使 得 系统 最终 在 实 际线 路复 杂 状况 下 检 测故
铁路 ｌ Ｏ ｋ Ｖ高压 贯 通 （ 自闭 ） 线路输送距离长 ， 且
多为山区丘陵地带。 线路一旦发生故障， 其故障点的快
速、 精 确定 位 ， 一 直是铁 路 电力 部 门 尚未 解决 的难题 。 铁路 １ ０ ｋ Ｖ高压 贯通 （ 自闭 ） 线 路对 整 个铁 路行 车 信号
障信号时测试精度低 ，为此 ，我们采用基于 Ｄ Ｓ Ｐ和
10 kv自闭贯通线分段时间差值法行波故障测距
铁路电力网 10 kV 自闭贯通电网是中性点不接 地系统，存在大量的电缆线和架空线混合连接的情 况。尽管供电负荷小，但是线路分支比较多，多为 一些铁路沿线的信号负荷，经常发生短路故障并且 难以排查，准确地确定故障位置且快速查出故障对 铁路部门的安全运行具有重要意义。基于行波原 理的测距技术具有极高的理论精度，且对于阻抗法 无法测距的直流线路、部分同塔并架线路、含有串 补的线路仍具适用性[1]。但是由于行波在遇到波阻
摘要：在多段架空线和电缆混合连接的线路中，波阻抗相差很大，波速不一致，行波的折射和反射十分明显，这
就导致了用于均匀传输线的传统双端行波故障测距算法不再适用。在分析混合线路行波测距的基础之上，提出
了一种混合线路分段时间差值法行波故障测距新算法。将输电线路按照波阻抗不同进行分段，以故障行波到达
两端母线的时间差为自变量，推导出 n 段波阻抗不都相同的输电线路行波测距公式及其检验判据。根据测量时
间差寻找对应特性曲线便可快速求得故障距离。利用 Matlab 建立了 10 kV 自闭贯通线路的仿真模型，验证了
新算法的可行性。
关键词：均匀传输线；行波故障测距；时间差值；特性曲线；自闭贯通线
中图分类号：TM711
文献标志码：A 文章编号：1003-8930（2019）12-0130-07
DOI：10.19635/ki.csu-epsa.000201
China；2. Hengshui Power Supply Section，Beijing Railway Bureau，Hengshui 053000，China）
Abstract: In the line connected by multiple sections of overhead lines and cables，the wave impedances therein are very different，the wave speeds are inconsistent，and the refraction and reflection of traveling waves are also very obvi⁃ ous. As a result，the conventional double-ended traveling wave fault location（TWFL）algorithm，which can be applied to uniform transmission lines，is no longer suitable. Based on the TWFL analysis of hybrid lines，a novel TWFL algo⁃ rithm for hybrid lines is proposed based on segmented time difference method. With this method，the transmission lines are segmented according to different wave impedances，and the difference between the fault traveling wave’s arrival time at the two ends of the bus bar is taken as an independent variable. Moreover，the TWFL formula and its test criteri⁃ on for transmission lines with n wave impedances（not identical）are derived. The fault distance can be calculated
铁路自闭贯通线路行波故障测距技术
铁路自闭贯通线路行波故障测距技术铁路自闭/贯通线路行波故障测距技术科汇电气铁路自闭/贯通线路行波故障测距技术本文简要介绍了铁路自闭/贯通线路的结构特点、故障特征以及传统的故障检测方法。
分析了电力线路故障行波的产生和传输特征，介绍了基于行波理论的4种测距方法及其在输电线路的应用。
针对自闭/贯通线路结构的特殊性，提出了应用行波测距的基本模式：利用两相线路之间的故障电压行波信号、基于双端原理测量故障距离，对实用中面临的关键技术进行了详细分析。
最后介绍了科汇电气公司生产的TXC－2000型行波测距系统，给出了现场人工试验和试运行结果。
本文是科汇电气有限公司内部培训教材，也可供其他从事铁路自闭/贯通线路运行的技术人员和管理人员参考使用。
参加本文编写的有科汇电气有限公司薛永端博士、徐丙垠博士、李京、陈羽、陈平博士，山东大学季涛博士、刘洪军等。
济南铁路局机务处张忠权高工对全文进行了审阅。
本文书写过程中，还得到科汇电气有限公司颜廷纯、田江涛、韩建军、李胜祥、熊立新等同仁的帮助，在此一并表示感谢。
鉴于编写者水平所限，准备的比较仓促，文中难免有错误或不足之处，欢迎读者提出宝贵的意见、建议并予谅解。
本文版权归科汇电气有限公司所有，未经同意，请勿自行复制。
编者2005年3月第 1 章概述 (1)1.1 自闭/贯通线路故障测距的作用及意义 11.2 对故障测距装置的基本要求 (2)第 2 章自闭/贯通线路故障特征及传统测距方法 (3)2.1 自闭/贯通线路结构特点 (3)2.2 自闭/贯通线路故障特征 (4)2.3 传统故障测距及定位方法 (5)2.4 传统故障定位或测距方法性能评价 (6)第 3 章行波测距基本原理 (7)3.1 行波的基本概念 (7)3.2 行波故障测距原理 (8)3.3 行波测距在输电线路的成功应用 (10)第 4 章自闭/贯通线路行波测距模式 (12)4.1 利用双端法测距 (12)4.2 利用电压行波作为测量信号 (13)4.3 选择线模分量实现测距 (14)4.4 自闭/贯通线路行波测距模式 (17)第 5 章关键技术问题及解决 (18)5.1 行波信号的获取及信号利用方式 (18)5.2 超高速数据采集 (19)5.3 时间同步及故障行波脉冲到达时间检测 (19)5.4 混合线路对检测可靠性的影响分析 (20)5.5 过渡电阻、故障初相角对检测可靠性的影响分析 (21)5.6 通信问题的解决 (22)第 6 章行波测距装置及系统 (23)6.1 系统构成 (23)6.2 系统工作原理 (24)6.3 行波分析功能描述 (25)6.4 主要技术特点 (26)第7 章现场试验及实际运行结果 (28)7.1 试验线路示意图 (28)7.2 人工试验及结果 (28)第8 章结束语 (33)第 1 章概述铁路电力系统工作于电网末端，属于供配电环节，但由于涉及到行车安全等因素对供电可靠性要求极高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2012年4月内蒙古科技与经济A pril 2012 第7期总第257期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .7T o tal N o .257铁路贯通/自闭线路行波故障测距技术姚建国(呼和浩特铁路局呼和浩特供电段,内蒙古呼和浩特 010000) 摘 要:介绍了铁路自闭/贯通线路的结构特点、故障特征、传统的故障检测方法及基于行波理论的测距方法。
分析了电力线路故障行波的产生和传输特征,针对自闭/贯通线路结构的特殊性,提出了应用行波测距的基本模式。
关键词:故障测距;贯通/自闭线路;铁路电力系统 中图分类号:U 223.83 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)07—0085—03 铁路电力系统工作于电网末端,属于供配电环节,但由于涉及到行车安全等因素,对供电可靠性要求极高。
同时,其线路结构、运行方式与地方电网相比有较大差别。
因此,在包括故障测距在内的铁路电力系统自动化过程中除了要借鉴地方电网已有的成熟经验外,还需要探索一些专用方法。
1 自闭/贯通线路故障特征及传统测距方法1.1 自闭/贯通线路结构特点铁路电力系统(自闭/贯通线路)是地方电力系统的延伸,具有电力系统的一般特点,但又有其特殊性。
主要包括自闭和贯通两种线路。
自闭/贯通线路长度一般条件下为40km ～60km ,特殊情况下可达上百公里。
自闭线专为铁路沿线信号设备提供电源,当其发生故障时由贯通线备投。
贯通线还兼为沿线小型车站的工作和生活供电。
自闭线和贯通线自身又均为双端电源,正常工作时为单电源供电,当线路失压时由对端电源备投。
图1 铁路自闭/贯通线路结构示意图由于信号设备负荷较小,自闭/贯通线路对地分布电容电流所占比重较大,尤其是在电缆较长的情况下甚至超过负荷电流。
1.2 自闭/贯通线路故障特征自闭/贯通线路发生短路或小电流接地故障时,产生的工频故障电压电流特征与地方配电网基本相同。
1.2.1 短路故障。
两相或三相短路故障时,短路相电压显著降低,同时产生较大的短路电流。
由于调压变压器的隔离作用,同等条件下短路电流将比地方电网的要小。
且短路点到配(变)电所的距离越长,短路电流越小。
主供侧近端短路电流约在300A 左右,而线路末端短路电流约在50A 左右甚至更低。
由于故障电流较大,需要及时切除故障线路以免损坏其他电力设备。
1.2.2 小电流接地故障特征。
铁路自闭/贯通线路作为中性点不接地系统,发生单相接地(金属性)故障时,故障相电压降为零,非故障相电压升高倍,同时电压的相位也发生变化,线电压仍然保持不变。
同时,系统出现零序电压,零序电压等于故障相故障前电压的反相电压。
而对于高阻接地,故障相电压不再为零,其幅值随过渡电阻增加而增加。
非故障相电压的变化量以及系统零序电压、零序电流则随之减小。
但三相线路之间电压关系、零序电压与零序电流间的关系仍保持不变。
1.3 传统故障测距及定位方法对于自闭/贯通线路故障定位或测距问题,曾有专家尝试过阻抗原理测距技术,近年随着线路自动化的推广出现了利用F T U 进行故障定位的方法。
1.3.1 阻抗测距法。
对于单端电源供电的线路来说,当线路发生短路故障时,由母线测量的电压、电流计算得到的等效阻抗或等效电阻与故障点至母线的距离成正比关系。
根据这一正比关系即可得到故障距离。
阻抗测距原理简单,具有投资少的优点。
但铁路自闭/贯通线路多为混合线路,负载数量多,空载率高。
受其过渡电阻、分布电容、线路负荷以及互感器测量精度的影响较大,测距误差大、适应能力差。
特别对于接地故障,由于故障电流微弱,测距精度无法保证。
1.3.2 基于F T U 的故障分段定位法。
线路自动化中,自闭/贯通线路沿线装设有F T U 监视线路的工作状况。
故障时,F T U 将检测到的故障信息送至主・85・ 收稿日期:2012-02-18 总第257期 内蒙古科技与经济站系统,主站根据相应的算法就可以实现故障的分段定位。
当发生短路故障时,故障点上游的FT U可检测到过流故障信息,而故障点下游的FT U检测不到过流信息,从而将故障定位在故障点两侧的F T U之间。
而发生小电流接地故障时,靠近故障点的FT U检测到的零序电流幅值大于离故障点较远的其他FT U。
同时故障点上游的F T U与下游的F T U检测到的零序功率相反。
根据这些特征均可确定故障位置。
利用FT U实现故障定位的方法在现场已有相当多的应用,对于短路故障其检测可靠性非常理想。
但对于接地故障其检测效果不够理想。
同时,该方法只能给出故障区段,而不能给出准确的故障距离。
2 现代行波测距原理2.1 行波的基本概念根据叠加原理,在线路发生故障的瞬间,相当于在故障点突然施加一个与故障前电压大小相等、方向相反的虚电源,会产生向线路两端运动的电压、电流行波。
当分析线路上的行波现象时,一般规定行波传播的正方向与线路电流的正方向相同。
因此,来自其他线路的行波(通过母线向本线路折射)以及本线路行波在母线的反射波是正向行波,来自正方向的行波(如故障点反射波)为反向行波。
2.2 行波故障测距原理2.2.1 单端法行波故障测距原理。
当线路发生故障时,在测量端检测到的第1个和第2个两个相邻同向行波浪涌之间的时延即行波在故障点和测量端传播一个来回所用的时间( t)。
根据该时间值及波速度(v),即可计算得出故障距离(D=12v t)。
2.2.2 双端法行波故障测距原理。
当线路发生故障时,故障点产生的行波浪涌向故障点两侧同速传播,根据初始行波浪涌到达两端测量点的绝对时间之差( t)、波速度(v)及线路总长度(L),即可计算得出故障点至两端测量点的距离(D=12[v t+L])。
2.2.3 两种行波测距方法的比较。
从现阶段来看,单端法测距具有很高准确性,但需要人工介入分析,可靠性较难保证,而双端法测距能够独立使用,自动生成测距结果,但准确性稍差于单端法。
因此,在实际应用中宜采用双端测距并辅以单端法对结果进行验证和校正。
3 自闭/贯通线路行波信号的选取3.1 线路末端电压电流行波特征自闭/贯通线路正常工作时由单侧电源供电,末端(备供侧)为开路状态。
当线路末端为开路状态时,电流行波和电压行波表现为不同的特征。
电流行波的入射波与反射波极性相反幅值相同,完全抵消,因此无法检测到电流行波信号;电压行波的入射波与反射波极性相同幅值相同,互相叠加,易于检测。
3.2 母线电压电流行波特征由于铁路自闭/贯通母线有调压器与主母线隔离,调压器对于高频行波信号可等效为开路状态。
对于母线仅有一路自闭/贯通出线的情况,其电流电压行波特征与线路末端相同(电压行波叠加电流行波抵消)。
对于母线有多路出线的情况,其电压电流行波特征均表现为零反射,极性和幅值无变化。
可以检测到电压行波信号。
综上所述,在自闭/贯通线路末端(备供)和首端(主供)均应选用电压行波信号。
4 关键技术问题及解决4.1 超高速数据采集行波信号是一种暂态信号,持续时间短,频率范围宽,传统的采样方法很难保证对行波信号的连续无死区记录。
因此必须研制一种超高速数据采集电路(采样频率不低于500K)用于记录行波信号。
4.2 时间同步及故障行波脉冲到达时间检测双端测距的原理表明,线路两端的行波采集记录装置必须具备精准的实时钟,对于500m的测距精度来说,两端装置时钟同步精度至少要保证3 s。
随着全球卫星定位系统(GPS)开放商业化应用,能够实现两端测距装置1 s精确同步。
4.3 通信问题的解决双端测距法需要知道线路对端装置记录的初始故障电压行波到达的准确时间,因此,需要解决数据通信远传问题。
由于不象保护装置那样需要在故障后立即动作,因此,不要求为测距装置之间设置常备通信通道。
而随着这几年铁路电力远动系统的建设,配电所之间的通信信道已有多种可供选择的方案,最为简易可行的就是利用既有的远动通道实现双端数据的共享。
5 现场试验结果为了验证行波故障测距技术在自闭/贯通线路上应用的可行性及实用效果,在呼西(HX)配电室和陶不齐(T BQ)配电室分别安装了行波测距设备,对其区间的自闭/贯通线进行故障监测。
并先后进行了多次人工接地及短路试验。
以下介绍试验的基本情况。
5.1 试验线路人工试验线路为H X配电室到T BQ配电室之间的贯通线路。
试验线路总长47.2km,其中包括25段共约2km长的电缆,其余为架空线路。
故障点距T BQ配电室13.0km,距HX配电室34.2km。
其结构示意图如图2所示。
图2 试验线路结构示意图5.2 人工试验及结果于2008年12月28日、2009年1月10日、2009・86・ 姚建国・铁路贯通/自闭线路行波故障测距技术2012年第7期年1月12日多次在线路上进行人工接地和短路试验。
接地故障分别采用金属性接地及通过一定电阻接地等方式,短路故障则全部为金属性短路故障。
表1为2008年12月18日试验结果统计表,表2为2009年1月10日和2009年1月12日的试验结果统计表。
表12004年12月18日试验结果统计表次序故障时间试验方式测距结果(距HX)测距误差110:29A相接地(金属性)35.2km0.3k m 210:41A相接地(200过渡电阻)35.4km0.5k m 311:26C相接地(经树枝接地)失败411:44C相接地(100过渡电阻)34.6km0.3k m 511:59B相接地(200过渡电阻)失败612:13B相接地(200过渡电阻)35.3km0.4k m 712:19B相接地(金属性)34.6km0.3k m 812:31AB相短路35.2km0.3k m 913:27BC相短路35.0km0.1k m 1013:40ABC相短路34.7km0.2k m由表1的试验结果统计表可以看出,10次试验中,一次经新鲜树枝接地(高阻接地)的试验没有成功,一次经200 过渡电阻接地试验没有成功。
对于第3次试验,新鲜树枝在10kV～20kV电压等级下的阻抗在几千欧到几十千欧之间,本次试验失败的主要原因应该是高阻接地导致故障初始行波波头幅值较小,到达线路末端检测点的信号幅值小于测距装置硬件启动门槛值,造成测距失败。
对于第5次试验,B相经200 过渡电阻接地故障测距失败,而第6次试验,还是B相经200 过渡电阻接地,试验成功。
说明第5次试验失败的主要原因是故障发生时,故障相电压初相角较小,从而故障初始行波信号微弱所致。
实际运行中,故障测距成功率肯定会高于人工故障试验成功率。
主要有以下两方面原因:一是实际故障大多是线路绝缘薄弱点在高电压作用下瞬时击穿造成的,其故障初相角均在90°附近,而在电压过零附近的故障非常少见。
而人工故障试验时,故障发生是随机的,所以在人工故障试验时,故障初相角的影响不容忽略,而对于实际的故障,故障初相角的影响很小。