WFL型行波故障测距装置介绍(月日原电科院)
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多故障、长距离输电线路的高精度故障定位。适用于110kV及以上 中性点直接接地系统的输电线路故障测距。
输电线路故障测距技术是保证电网安全的一项重要技术。智能电网 对自愈性的要求，对精确故障定位提出了更高的要求。
一、功能介绍 二、原理介绍 三、系统构成 四、组网方式与通讯方式 五、日常操作与运行检查 六、告警信息说明与处理
波速非固定值，与时间相关，基准波速和线路结构、长度相关联。
2.2 双端行波测距法
双端法的优点
双端行波测距由于是利用第一个行波波头，不存在区分故障点反射波和对端 母线反射波的问题，原理上简单可靠，其测距精度基本不受线路的故障位置、 故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。
双端法的缺点
需要接入对时设备，能进行通讯，由此增加了设备成本，并受其可靠性影响。
2.4 小波变换原理及应用
目前，WFL2010故障测距装置在全国超过1000个厂站中应用，市场占有率62%。
理论研究
工程实践
推广应用
更新换代
1997
1998
2004
2012
• 首次提出基于小波变换 • 基于理论研究成果推出 • 全国电网中推广应用
小波变换，是集泛函分析，傅里叶分析，样条分析、调和分析、数值分 析于一体的综合性学科。
通过对满足一定条件的，主要只存在于某一时域或频域段的函数作伸缩 平移变换，生成一组基函数，成为布满整个平方可积函数空间－L2（R）空 间的正交、斜交、半正交、双正交坐标基或变换核，用于分解突变信号，暂 态信号、非稳定信号等可积函数。
信 号 x(t)的 时 域 波 形 1
0.5
0
-0.5
-1
0
0.5
1
1.5
2
时 间 t/s
信 号 x(t)的 单 边 频 谱 0.5
0.4 0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
30
40
50
频 率 f/Hz
幅度 A |Y(f)|
2.4 小波变换原理及应用
傅立叶变换与小波变换对比
FT
信号
连续正弦波或余弦波
傅立叶分解过程
测距精度受线路定值——线路长度的准确性影响。
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
2.3 单端行波测距法
l1
(TM 2
TM 1 )v 2
l1
L
(TM 2
TM 1 )v 2
单端行波测距利用故障后产生行波达到对端母线后产生的反射波和初 始波头时间差测距；利用故障后产生行波达到本端母线后产生的反射波到 达故障点后发生的再次反射和初始波头时间差测距。
2.4 小波变换原理及应用
时域表示
信号随时间变化的规律，信息包括均值、方差、峰度以及峭陡等，更精细 的表示就是概率密度分布（工程上常常采用其分布参数）。
频域表示
信号在各个频率上的能量分布，信息为频率和谱值（频谱或功率谱），为 了精确恢复原信号，需要加上相位信息（相位谱），典型的工具为FFT。
时频表示
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
2.2 双端行波测距法
l1
M
t1
l2 t2
N
l1
L
(t2 t1)v 2
L
双端行波测距原理
l2
L
(t1 t2 )v 2
双端行波测距是通过计算线路故障产生的电压或电流行波的第一个行 波波 头到达线路两端的时间差来计算故障位置。
时间和ห้องสมุดไป่ตู้率联合表示的一种信号表示方法，信息为瞬时频率、瞬时能量谱。
2.4 小波变换原理及应用
时频分析 在电力系 统的应用
时域表示和频域表示只适用于平稳信号，对于非平稳信号而言，在时 间域各种时间统计量会随着时间的变化而变化，失去统计意义；而在 频率域，由于非平稳信号频谱结构随时间的变化而变化导致谱值失去 意义。
2.3 单端行波测距法
要实现精确的故障 定位，应以双端行 波测距法为主，辅 助以单端行波测距 法。
故障初始波头
对端母线反射波：极性与初始波头相反 故障点反射波：极性与初始波头相同
2.3 单端行波测距法
单端法的优点
设备成本低，无需双端通讯及对时。 不受线路长度误差和线路两端一、二次设备及GPS时间差影响 。
缺点：成本高、系 统构成复杂。.
2.1 故障测距法概述
• 行波 traveling wave: 在线路上沿一定方向传播的电压、电流
波，其中沿参考方向传播的行波称为正向行 波（或前行波），沿参考方向的相反方向传 播的行波称为反向行波（或反行波）。
输电线路发生故障后，故障点会产生突变 电压，在这个突变电压作用下，线路上会产 生运动的电压、电流行波。无论故障性质、 严重程度、系统接线如何，线路上都会出现 故障行波。
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波变换原理及应用
2.1 故障测距法概述
测距原理
阻抗测距法
优点：实现简单、 成本低；
缺点：受系统阻抗、 负荷电流等因素影 响大，精度差、可 靠性低，特别是互 感器误差难以克服。
行波测距法
优点：精度高、可 靠性好，基本不受 系统运行方式、过 渡电阻等因素的影 响；
WFL2010型行波测距装置介绍
(原中国电科院) 2013 年 10月
一、功能介绍 二、原理介绍 三、系统构成 四、组网方式与通讯方式 五、日常操作与运行检查 六、告警信息说明与处理
一、功能介绍
输电线路发生故障后，即使重合成功，也需要巡线人员查找故障点， 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，以消 除隐患。
CWT
信号
不同尺度和平移因子的小波
小波分解过程
2.4 小波变换原理及应用
小波变换平移与伸缩
2.4 小波变换原理及应用 线路故障原始电流波形和小波变换后的波形
小波变换： 时域、频域表征信号局部特征 具有按频带分析信号的能力， 确定故障行波到达 时间及其传 播速度。
小波变换应用于行波故障测距有其独特的优点， 小波变换可作为行波分析和故障分量提取的理想工具。
单端法的缺点
可靠性相对差，反射波识别错误时，测距精度难以保证。
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
2.4 小波变换原理及应用
小波(分析)是用来对行波测距装置采集到的线路故障数据进行分析计算 的一种数学分析方法，它不是由行波测距装置或者线路故障产生的一种电压 波或电流波。
输电线路故障测距技术是保证电网安全的一项重要技术。智能电网 对自愈性的要求，对精确故障定位提出了更高的要求。
一、功能介绍 二、原理介绍 三、系统构成 四、组网方式与通讯方式 五、日常操作与运行检查 六、告警信息说明与处理
波速非固定值，与时间相关，基准波速和线路结构、长度相关联。
2.2 双端行波测距法
双端法的优点
双端行波测距由于是利用第一个行波波头，不存在区分故障点反射波和对端 母线反射波的问题，原理上简单可靠，其测距精度基本不受线路的故障位置、 故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。
双端法的缺点
需要接入对时设备，能进行通讯，由此增加了设备成本，并受其可靠性影响。
2.4 小波变换原理及应用
目前，WFL2010故障测距装置在全国超过1000个厂站中应用，市场占有率62%。
理论研究
工程实践
推广应用
更新换代
1997
1998
2004
2012
• 首次提出基于小波变换 • 基于理论研究成果推出 • 全国电网中推广应用
小波变换，是集泛函分析，傅里叶分析，样条分析、调和分析、数值分 析于一体的综合性学科。
通过对满足一定条件的，主要只存在于某一时域或频域段的函数作伸缩 平移变换，生成一组基函数，成为布满整个平方可积函数空间－L2（R）空 间的正交、斜交、半正交、双正交坐标基或变换核，用于分解突变信号，暂 态信号、非稳定信号等可积函数。
信 号 x(t)的 时 域 波 形 1
0.5
0
-0.5
-1
0
0.5
1
1.5
2
时 间 t/s
信 号 x(t)的 单 边 频 谱 0.5
0.4 0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
30
40
50
频 率 f/Hz
幅度 A |Y(f)|
2.4 小波变换原理及应用
傅立叶变换与小波变换对比
FT
信号
连续正弦波或余弦波
傅立叶分解过程
测距精度受线路定值——线路长度的准确性影响。
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
2.3 单端行波测距法
l1
(TM 2
TM 1 )v 2
l1
L
(TM 2
TM 1 )v 2
单端行波测距利用故障后产生行波达到对端母线后产生的反射波和初 始波头时间差测距；利用故障后产生行波达到本端母线后产生的反射波到 达故障点后发生的再次反射和初始波头时间差测距。
2.4 小波变换原理及应用
时域表示
信号随时间变化的规律，信息包括均值、方差、峰度以及峭陡等，更精细 的表示就是概率密度分布（工程上常常采用其分布参数）。
频域表示
信号在各个频率上的能量分布，信息为频率和谱值（频谱或功率谱），为 了精确恢复原信号，需要加上相位信息（相位谱），典型的工具为FFT。
时频表示
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
2.2 双端行波测距法
l1
M
t1
l2 t2
N
l1
L
(t2 t1)v 2
L
双端行波测距原理
l2
L
(t1 t2 )v 2
双端行波测距是通过计算线路故障产生的电压或电流行波的第一个行 波波 头到达线路两端的时间差来计算故障位置。
时间和ห้องสมุดไป่ตู้率联合表示的一种信号表示方法，信息为瞬时频率、瞬时能量谱。
2.4 小波变换原理及应用
时频分析 在电力系 统的应用
时域表示和频域表示只适用于平稳信号，对于非平稳信号而言，在时 间域各种时间统计量会随着时间的变化而变化，失去统计意义；而在 频率域，由于非平稳信号频谱结构随时间的变化而变化导致谱值失去 意义。
2.3 单端行波测距法
要实现精确的故障 定位，应以双端行 波测距法为主，辅 助以单端行波测距 法。
故障初始波头
对端母线反射波：极性与初始波头相反 故障点反射波：极性与初始波头相同
2.3 单端行波测距法
单端法的优点
设备成本低，无需双端通讯及对时。 不受线路长度误差和线路两端一、二次设备及GPS时间差影响 。
缺点：成本高、系 统构成复杂。.
2.1 故障测距法概述
• 行波 traveling wave: 在线路上沿一定方向传播的电压、电流
波，其中沿参考方向传播的行波称为正向行 波（或前行波），沿参考方向的相反方向传 播的行波称为反向行波（或反行波）。
输电线路发生故障后，故障点会产生突变 电压，在这个突变电压作用下，线路上会产 生运动的电压、电流行波。无论故障性质、 严重程度、系统接线如何，线路上都会出现 故障行波。
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波变换原理及应用
2.1 故障测距法概述
测距原理
阻抗测距法
优点：实现简单、 成本低；
缺点：受系统阻抗、 负荷电流等因素影 响大，精度差、可 靠性低，特别是互 感器误差难以克服。
行波测距法
优点：精度高、可 靠性好，基本不受 系统运行方式、过 渡电阻等因素的影 响；
WFL2010型行波测距装置介绍
(原中国电科院) 2013 年 10月
一、功能介绍 二、原理介绍 三、系统构成 四、组网方式与通讯方式 五、日常操作与运行检查 六、告警信息说明与处理
一、功能介绍
输电线路发生故障后，即使重合成功，也需要巡线人员查找故障点， 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，以消 除隐患。
CWT
信号
不同尺度和平移因子的小波
小波分解过程
2.4 小波变换原理及应用
小波变换平移与伸缩
2.4 小波变换原理及应用 线路故障原始电流波形和小波变换后的波形
小波变换： 时域、频域表征信号局部特征 具有按频带分析信号的能力， 确定故障行波到达 时间及其传 播速度。
小波变换应用于行波故障测距有其独特的优点， 小波变换可作为行波分析和故障分量提取的理想工具。
单端法的缺点
可靠性相对差，反射波识别错误时，测距精度难以保证。
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
2.4 小波变换原理及应用
小波(分析)是用来对行波测距装置采集到的线路故障数据进行分析计算 的一种数学分析方法，它不是由行波测距装置或者线路故障产生的一种电压 波或电流波。