山东科汇电力行波测距系统数据应用
行波测距新技术及其应用
• 现场应用（续）
单端波形分析（续）
F
i(t)
故障初始行波
故障点反射波
t TS1 TS2 TS3
故障点在线路中点以内，第二个行 波脉冲是故障点反射波。
• 现场应用（续）
单端波形分析（续）
S 故障初始行波 对端反射 波 TS1 TS2 TS3 F R 故障点反射波 t
故障点在线路中点以外且存在透射时，第二个行波脉 冲是对端反射波在故障点的透射。故障点反射波与一 般对端母线反射波极性相反。
输电线路故障行波测距技术
科汇电气有限公司
• 概述
故障测距的作用
• 缩短故障修复时间，提高供电可靠性， 减少停电损失。 • 减轻人工巡线工作量 • 发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点、 线路走廊下的树支等事故隐患，及时处 理，防止故障的再一次发生。
• 概述（续）
故障测距方法
• 故障分析法：根据故障时电压、电流录 波图估算故障距离。 • 阻抗法：通过测量阻抗来计算故障距离。 • 行波法：通过测量电压、电流行波在线 路上传播的时间，计算故障距离。
• 核心技术（续） 利用普通的电流互感器测量电流行波
• 科汇在世界上首次提出利用普通的电流互感器 测量电流行波，并通过数字仿真分析及对实际 CT的测试证明之。 • 利用CT测量电流行波优点
–象常规的保护录波装置一样接入，具有简单、易于 实现的优点。 –不需要额外投资 –由于母线有较大的分布电容，母线处感受到电压行 波波头幅值较小且上升速度慢，而电流行波波头却 有较大的幅值且上升速度很快，利用故障电流行波 检测灵敏度高。
电流行 本系统 一般是 1 个塔 各种形 不需要 有 波法 距，最大不超 式线路 公里。 过 1 公里。
• XC行波测距装置（续）
直流输电线路行波故障测距系统
第２ ０卷 第 ３期
２ ０ 年 ５月 ０６
山 东 理 工 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ａ ｄ ｎ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｓ ｉ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ （ ｃ ｏ ｙ ｃ）
Ｐ ａ ｅ ａ ｔ ｒ ｓａ ｉ ｎ Ｃ ｂ ｓ ｄ ｍ ｓ ｅ ｔ ｔｏ ．Ｔｈ ｉｌ ｐ ｒ ｔ ｎ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｒ ｓ ｎ ｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｆ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ｘ ｅ ｉｎ ｅ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｓ ｓ ｅ ｈ ｓ ｅ ｏ
ｖ ｒ ｉｈ ｒ ｌ ｂｌ ｙａ ｄ ａ ｃ ｒｃ ｔ ｏ ａ ｉｎ ｅ ｒ ｒｌｓ ｈ ｎ ３ｋ ． ｅｙ ｈｇ ｅｉ ｉ ｔ ｎ ｃ ｕ ａ ｙｗｉｈ ｌ ｃ ｔ ｒｏ ｅ ｓｔ ａ ｍ ａ ｉ ｏ
Ｋｅ ｏ ｄ ：Ｈ ＶＤＣ ｔ ａ ｓ ｉｓｏ ｉ ｅ ；ｔ ａ ｅｉ ｇ ｗａ ｅ ；ｆ ｕ ｔ ｌ ｃ ｔｏ ｙｗ ｒ ｓ ｒ ｎ ｍ ｓ ｉ ｎ ｌ ｓ ｒ ｖ ｌ ｖ ｓ ａ ｌ ｏ ａ ｉ ｎ；ＧＰ ｎ ｎ Ｓ
Ｖｏ． ０ ＮＯ ３ １２ ．
Ｍａ ０ ｙ ２ ０６
文 章编号 ：６ ２ １ ７ ２ ０ ） ３ ０ ４ — ４ １ ７ ６ ９ （ ０ ６ ０ — ０ ７ ０
直流输 电线路行波故 障测距 系统
谢 菁 平 ，陈
（． １ 淄博职 业 学院 信息 工程 系 ， 山东淄博 ２ ５１ ； ５ ０３ ２ 山东理 工 大学 科 汇 电气技 术研 究所 ， ． 山东 淄博 ２ ５４ ） ５０ ９
ｆ ｒ Ｈ ＶＤＣ ｒ ｎｓ ｉｓ ｏ ｉ ｅ ０ ｔ ａ ｍ ｓ ｉ ｎ ｌｎ ｓ
现代行波测距技术及其应用_徐丙垠
现代行波测距技术及其应用徐丙垠1,李 京1,陈 平1,陈 羽1,董新洲2,葛耀中3,P .F .Gale 4(1.科汇电气有限公司,山东淄博255031; 2.清华大学电机系,北京100084)(3.西安交通大学电力系,西安710049; 4.Hat haw ay 仪器公司,英国)摘要:介绍了利用电压、电流行波进行线路故障测距的方法。
单端法是测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间来计算故障距离,双端法利用故障行波到达线路两端的时间差测距。
阐述了故障行波信号的测量、超高速记录、行波脉冲的小波检测以及双端装置时间精确同步等关键技术问题的解决方案以及行波测距技术实际应用中的若干问题。
关键词:故障测距;行波;输电线路中图分类号:T M 711;T M 773收稿日期:2001-05-31。
0 引言电力系统大多采用阻抗法测量输电线路故障距离。
其测距精度受故障电阻、互感器误差、线路结构不对称、零序参数沿线路分布不均匀等因素影响,实际应用效果不理想,而且还存在着不适用于直流输电、带串补电容、T 接及部分同杆并架的线路的缺点。
早在20世纪50年代,人们就提出通过测量电压、电流行波在故障点及母线之间的传播时间来测量输电线路故障距离。
但受当时技术条件限制,早期研制的行波测距装置结构复杂、可靠性差、投资大,没有获得大面积的推广应用[1]。
经过近10年的研究,作者开发出了新型行波测距系统,已有数百套在国内外电力系统中投入使用,实际故障测距误差一般在500m 以内。
1 单端A 型测距方法[2]1.1 基本工作原理在输电线路发生故障时,故障产生的电压、电流行波(下文以电流行波为例)在故障点及母线之间来回反射。
装设于母线处的测距装置接入来自电流互感器二次侧的暂态行波信号,使用高通滤波器滤出行波波头脉冲,形成如图1所示的电流行波波形。
由于母线阻抗一般低于线路波阻抗,电流行波在母线与故障点都是产生正反射,故障点反射波与故障初始行波同极性。
浅谈行波测距在电力系统中的应用
浅谈行波测距在电力系统中的应用发表时间：2018-10-01T10:57:04.477Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：赵明凯[导读] 摘要：快速、及时的将故障设备从系统中切除是电力系统安全、稳定运行的重要保证，行波测距利用发生故障后电压电流波形的特点，能快速准确的查找故障点而被广泛应用。
(深圳供电局有限公司广东深圳 518000)摘要：快速、及时的将故障设备从系统中切除是电力系统安全、稳定运行的重要保证，行波测距利用发生故障后电压电流波形的特点，能快速准确的查找故障点而被广泛应用。
现结合行波测距在我所的应用现状，对220kV线路行波测距技术原理及相关装置的日常维护作了简要叙述，讨论了行波测距技术在日常运维中存在的问题，并提出了相应的改进措施。
关键词：行波行波测距引言由于输电线路长期在风、雨、雷电、污、雾等恶劣环境下运行，发生故障的机率极高，且对于系统中发生的瞬时故障能及时、准确的定位故障点，然后分析事故原因，尽早发现、排除事故隐患，是保证供电可靠性的前提条件，也是每个电力工作者的首要任务。
随着科学技术的不断发展，行波测距技术在电力系统中的应用逐渐普遍起来，作为一名变电站值班员必须对此技术有所了解。
1 三种故障测距方法的对比根据测量原理，线路故障测距可分为：阻抗测距法、故障测距法、行波测距法。
三种测距方法的优越性对比如表1。
表1 三种测距方法的优越性对比从表1中可以看出，行波测距在准确性、应用范围两方面优于其它两种测量方法，但是对测量装置以及通信技术要求较高，所以行波测距的经济性较差，且装置的误差不易消除。
随着科学技术的不断完善，相信这些缺点将不再制约行波测距技术的发展。
2 行波的概念行波是输电线路发生故障后，在故障点产生的向线路两端传播的暂态故障波形，它的传播速度接近于光速且基本恒定，不受线路参数、线路负荷以及过渡电阻的影响，如果在线路两端能够精确的测量到行波到达时间，通过简单的数学计算即可得到故障点到测量点之间的距离，行波测距装置就是根据这一原理制成的。
山东科汇电力行波测距技术讲座.pdfx
等效线路全长是115.32km 实际故障距离是60km 等效故障距离是68.39km
41
41
行波信号的测量
42
行波测量要求
500m 测距精度要求行波检测延迟不大于3μs 行波信号3μs上升速度对应大致100kHz带宽 行波信号传感器带宽不小于100kHz
行波信号检测门槛值
43
传统行波测量方法
长期以来人们认为PT、CT不能传变行波信号。 早期行波装置采用电容分压器测量电压行波
9
行波测距技术的发展
行波测距原理：利用故障行 波在线路上的传播时间测距 早期行波装置：
上世纪50年代，美国、日本等 开展过行波测距的研究。 有A、B、C三种型式的方法 早期行波测距装置利用电压行 波测距法，原理有缺陷，技术 不成熟，成本高，可靠性达不 到实用化要求，60年代被逐步 放弃。
变电所
行波测距技术的发展（续）
21
反射和透射
行波在阻抗不连续点产生反射和透射
22
反射系数
u
Z 2 Z1 Z 2 Z1
电压、电流的反射系数相反
u i
23
开路与短路的反射系数
u 1
i 1
开路电压反射系数为1，电流反射系数为-1。 端点电压加倍，电流为零。
i 1
u 1
端点电压加零，电流加倍。
碧口电厂送出线曾连续发生四次树枝碰线故障 绝缘子滑闪 曾在湖北发现线路对地放电点
运行规程要求，线路出线跳闸必须找出故障原因 及故障点，误差在3%以内。
故障测距方法
故障分析法：根据故障时电压、电流录波图估算 故障距离。 阻抗法：通过测量阻抗来计算故障距离。 行波法：通过测量电压、电流行波在线路上传播 的时间，计算故障距离。 其他方法。
电厂时间同步系统科汇GPS8000简介讲解
变电站时间同步系统科汇GPS8000简介1、功能随着电网自动化水平的提高，电力系统对统一时钟的要求愈来愈迫切。
有了统一时钟，即可实现全站各系统在GPS时间基准下的运行监控和事故后的故障分析，就可以通过各开关动作、调整的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。
统一时钟是保证电力系统安全运行，提高运行水平的一个重要措施。
1.1、时间同步系统配置的GPS卫星同步时钟提供了各种时间同步信号用于实现变电站内计算机监控系统、保护装置及故障录波器等设备的时钟统一。
1.2、GPS卫星同步时钟的时间信号接收单元能接收外部时间基准信号，根据用户要求，可采用单主时钟接收或双主时钟共同接收并互为备份。
并采用双重化配置，实现基准信号互为备用。
正常情况下，两台主时钟的时间信号接收单元独立接收GPS卫星发送的时间基准信号；当某一主时钟的时间信号接收单元发生故障时，该主时钟能自动接收另一台正常工作的主时钟的时间信号接收单元接收到的时间基准信号。
1.3、GPS卫星同步时钟的时间信号接收单元接收GPS卫星发送的协调世界时（UTC）信号，能同时跟踪视场内内的12颗GPS卫星，并自动选择最佳星座进行定位、定时。
1.4、主时钟内部的时钟，当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步；当接收不到外部时间基准信号时，保持一定的走时准确度，使主时钟输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度。
当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换到正常状态工作，切换时间小于0.5S，切换时主时钟输出的时间同步信号不会出错。
1.5、信号扩展装置的时间信号输入包括两路IRIG-B（RS-422）输入。
当信号扩展装置只接一路IRIG-B（RS-422）输入时，该路输入可以是IRIG-B 输入1，也可以是IRIG-B 输入2。
信号扩展装置接入两路IRIG-B （RS422）时码输入时，以IRIG-B（RS422）输入 1 作为该扩展装置的外部时间基准，IRIG-B （DC）输入 2 作为后备。
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。
行波测距系统在电力系统中的应用
对 端母 线反 射波
图１ Ａ 型 行 波 测 距 方 法原 理 示 意 图
＝
ｔ＝
）
（ １ ）
当故 障 点 在 靠 近 对 端 母 线 时 ， 行 波 测 距 装 置
感 受 到 的第 二 个 行 波 是 故 障 线 路 对 端 的 反 射 波 。
产生 的行 波在 故 障点 与变 电站母 线 往返 一次 的时 间 以及行 波 波速 在输 电线 路 上传 输速 率来 测量 计算 故 障距 离 。Ａ型行 波 测 距 方 法 原 理 简 单 ， 所 用 的装 置
装置 ， 借助通信通道利用故 障点产生的行波信号到 达母 线 的绝 对 时间 差 、 线 路 长 度 以及 行 波速 度 来 计
算 故 障距 离 。 由于 Ｂ型 行 波 测 距 方 法 是 利 用 故 障 发 生后 到达 母线 的第 一 个 行 波脉 冲信 息 ， 因此 不 存
．
６ ７ ．
故 障发 生时 ， 装设 在 母 线 处 的测距 装 置 通过 来 自故
．
Ｃ＝二＝二二二二 … 一
＝＝＝二二＝３
． ． ‘ 。
障线 路 电流互 感 器 的 故 障 电流 ， 得 到如图 １ 所 示 的
电 流行 波 波 形 。 由 于 线 路 开 关 与 线 路 的 波 阻 抗 不
故障点初始波 对端母线反射波 故障点反射波
就 要求 Ｇ Ｐ Ｓ及 通 道 的完 好 性 。Ｂ型 行 波 测 距 系 统
配 置如 图 ３所示 。
４ 三 种 行 波 测 距 方 法 的综 合 比较
从 故 障信 息处 理 过 程来 看 ， Ａ型 测 距 方 法 需 要
人 工 区分 清楚 是从 故障 点反射 过来 的行 波 还是 对端 母 线 反射来 的行 波 ， 又或 者 是 连 接 于 同一 母 线 上 的
行波测距技术在电力系统中的应用
故 障测 距装 置 的可 靠性 包含 不拒 动和不 误动
两方 面内容 ， 中不 拒 动 是指 监 视 线 路 内 部 发生 其 各种可 能性 的永 久 性 或 瞬时 性 故 障 时 ， 障测 距 故 系统应 能正 确动作 。
２ 准 确 性 ）
准 确性是 对 故 障测 距 装 置 最重 要 的要 求 ， 没
故 障分析法 是 利用故 障 时记 录下 来 的工频 电 压、 电流 量 ， 过 分 析 计 算 ， 出故 障 点 的距 离 。 通 求
利用两 端 电气 量 的故 障测 距 ， 以消 除故 障 可 电阻的影 响 ， 但计 算较 复杂 ， 需解 决两 端装 置的采 样 同步及通 信 问题 。
确 性 是 没 有 意 义 的 。 另 一 方 面 ， 果 测 距 误 差 太 如 大 ， 可 以说 测 距 误 差 不 可 靠 。 也
３ 经 济 性 ）
故障特 征迅 速准 确 地 测定 故 障 点 ， 不 仅 能够 缩 这 短 故 障 修 复 时 间 ， 高 供 电 可 靠 性 ， 少 停 电损 提 减 失， 并且减 轻 人 工 寻线 工 作 量 。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 ，
求。 国家 电 网 公 司颁 布 的 《 国 电力 调 度 系 统 “ 全 十
五” 技发 展规 划纲 要 》 线路 故障测 距提 出 了比 科 对 以往 更高 的要求 ， 即要求综 合误 差不 超过 １ 。 故障测 距 的准 确 性 和 可靠 性 是 有关 联 的 ， 可 靠 性是 准确 性 的前 提 条 件 ， 开可 靠 性 来谈 论 准 离
XC2000使用说明书
XC-2000行波测距软件用户手册淄博科汇电气有限公司Kehui Electric Co. Ltd.，Zibo目录1绪论 (2)2XC-2000行波测距软件的安装 (3)2.1 XC-2000运行的硬件环境 (3)2.2 XC-2000运行的软件环境 (3)2.3 XC-2000的安装步骤 (3)2.4 XC-2000系统的外部连接 (4)2.5 XC-2000系统的启动 (4)2.6 XC-2000系统的卸载 (4)3XC-2000的使用方法 (5)3.1 XC-2000的主窗口 (5)3.1.1主窗口布局 (5)3.1.2主窗口操作 (6)3.1.3双端波形分析窗口 (7)3.1.4单端波形分析窗口 (9)3.2 XC-2000的主菜单 (10)3.2.1系统设置菜单 (10)3.2.2通讯菜单 (13)3.2.3行波测距 (15)3.2.4数据维护菜单 (16)3.2.5帮助菜单 (18)1 绪论本手册为您提供了行波测距分析软件（XC-2000）2.0版本的各项功能和操作方法的介绍。
借助于本软件，您可以收集本站XC-11或XC-21装置采集的行波数据，请求线路对端装置采集的行波数据，自动实现故障的双端定位分析。
同时可以实现本端行波数据的自动对端远传和主站上传，对于熟练的用户借助本软件能够实现直观的波形分析，根据自己的经验校正测距结果。
本章从全局的角度向您介绍了XC-2000行波测距分析软件，对于使用XC-2000的用户，请详细阅读本章。
以下向您简要介绍一下XC-2000的功能概要以及本用户手册的组织结构。
XC-2000软件包概要本软件可在Windows 98或Windows NT 2000环境下的PC机上安装并运行，具体功能包括：u 收集本站装置采集的行波数据u 行波数据的自动远传u 人工请求远方数据u 人工计算测距结果u 行波数据的软盘拷贝u 波形的单端及双端辅助分析本用户手册的组织结构您在使用XC-2000 V2.0时，所遇到的各种问题，在本手册中都会得到详细的解释。
500kV输电线路行波测距单端波形研究及应用
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ａ ｄ ｒ ｆｅ ｔｏ ｃ ａ ｓ ｏ ｉ ｇ ｅ ｅ ｄ ｄ ｔａ ｅ ｉ ｇ ｗａ ｅ ａ ｌ ｌ ｃ — ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｅ ｃ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｎｉｍ ｆ ｓ ｎ ｌ — ｎ ｅ ｒ ｖ ｌ ｖ ｓ ｆ ｕ ｔ ｏ ａ ｌ ｎ
波 波形 ， 据到 达母 线 的故 障初始 行 波 脉 冲 ｓ 与 根 。
少 线路 寻查 工作 量 ， 缩短 故 障修 复时 间 ， 高供 电 提 可靠性 ， 少停 电损 失 ， 减 节约 大量 人力 、 物力 ， 强 加 并 提 高系统 运行 管理 水平 的重 要保 障… 。
基 于 行 波 原 理 的 输 电 线 路 故 障 定 位 技 术 最
Ｌｏ ａ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｉ ０ Ｖ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｌｉ ｅ ｃ ｔｏ ｔ ｏ ｎ ５ ０ ｋ Ｔｒ ｎ ｍｉｓｏ ｎ ｓ
Ｘｕ Ｌｉｎ ａ ｇ，Ｓ ｎ ｅ ｏ ｇＷ ｉ
（ ｅｊ ｇＥ ｔ ｇ ～ｏｔ ｅＰ ｗ ｒＴ ａ ｓ ｉｓ ｎＣ ｍｐ ｎ ， ｅ ｉｇ１ ２ ８ Ｂ ｉｎ ｘｒ Ｈｉｈｖｌ ｇ ｏ ｅ ｒｎ ｍ ｓｉ ｏ ａ ｙ Ｂ ｉｎ ４ ８，Ｃ ｉａ ｉ ａ ａ ｏ ｊ ０ ｈｎ ）
来 实现 故 障测距 ， 出故 障 点 。 找
… … … … … … … …
）
置 。二 者共 同 的特 点 是 双 端 测 距 理 论 精 度 高 于 单 端 ， 由于 双端 测距 需 要在 线 路 两 端 配 备 同 型 但
ｔｏ ｉ ｎ，ａ ｌ ａ ｈ ｘ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｆｓｎ ｌ — ｎ ｅ ｒ ｖ ｌｎ ｖ ｓｆ ｕ ｔｌ ｃ ｔ ｎ．Ｔｈ ｃ ｕ ｌ ａ ｌ ｌ ｃ ｔ ｎ ｇ ｔ ｅ ｅ ｙ ｓｗｅ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｐ ｎ ｄ ｌｏ ｉ ｇ ｅ ｅ ｄ ｄ ｔａ ｅ ｉ ｇ ｗａ ｅ ａ ｌ ｏ ａｉ ｏ ｅａ ｔａ ｕｔ ｏ ａｉ ａｈ ｒｄ ｂ ｆ ｏ ＸＣ一 ｏ ａ — ａ ２ ｄ ｐ ｗ ｒｌｎ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ｙ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｐ ｎ ｄ ｌｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ａ ｏ ｅ Ｃ ｍｐ ｒ ｄ ２１ ｆＹｕ ｎ Ｂ ｎ ｏ ｅ ｉ ｅ ｗａ ｎ ｌ ｓ ｄ ｂ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｈ ｘ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｘ ｏ ｎ ｅ ｂ ｖ ． ｏ ａｅ ｗｉ ｈ ｃ ｕ ｌ ｆ ｕ ｔ ｌ ｃ ｔｏ ｔ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ａ ｌ ｏ ａ ｉ ｎ，ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｈ ｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｌ ｚ ｄ ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ．
直流输电线路行波故障测距系统
第20卷第3期2006年5月山东理工大学学报(自然科学版)Journal of Shandong U niv ersit y of T echnolog y(Sci&T ech)V ol.20N o.3M ay2006文章编号:1672-6197(2006)03-0047-04直流输电线路行波故障测距系统谢 菁1,陈 平2(1.淄博职业学院信息工程系,山东淄博255013;2.山东理工大学科汇电气技术研究所,山东淄博255049)摘 要:介绍了一种采用现代行波故障测距技术的直流输电线路故障测距系统的工作原理、系统结构及其实际运行经验.该系统集成了现代D型和A型2种行波故障测距原理,并且包含3个不同的组成部分:行波采集与处理系统、通信网络和PC主站.现场运行经验表明,该系统具有很高的可靠性和准确性,其测距误差不超过3km.关键词:直流输电线路;行波;故障测距;全球定位系统中图分类号:TM773文献标识码:AA traveling wave based fault locating systemfor HVDC transmission linesXIE Jing1,CHEN Ping2(1.Depa rtment of Infor mation Enginer ing,Zibo V ocatio na l Institute,Zibo255013,China;2.K ehui Electr ical T echnolog y Resarch Institute,Shandong U niversity of T echnolog y,Zibo255049,China)Abstract:Using m odern traveling w aves based fault location techniques a fault locating sys tem fo r H VDC transmission lines is introduced w ith its location principles,sy stem str ucture and pr actical o perating ex perience.The presented sy stem incorporates modern Type A and Ty pe D traveling wave based fault lo catio n principles,and is com po sed of three different parts:traveling w ave data acquisition and pro cessing sy stem,com munication netw o rk and PC based master statio n.The field operation exper iences show that the pr esented sy stem has very hig h reliability and accuracy w ith location erro r less than3km.Key words:H VDC transmissio n lines;traveling w aves;fault lo cation;GPS高压直流输电具有传输功率大,线路造价低,控制性能好等特点,是目前世界发达国家作为解决高电压、大容量、长距离送电和异步联网的重要手段.随着三峡电站的建设投产和西部大开发的加快,直流输电工程将在我国电网建设中发挥越来越重要的作用.高压直流输电线路传输距离远(一般在500 km以上),沿途地形和天气变化大,这使得线路故障的查找变得异常困难.可见,大力发展直流输电线路故障测距技术具有极其重大的现实意义.收稿日期:20050804作者简介:谢 菁(1969),女,硕士研究生,工程师.输电线路行波故障测距技术因具有测距精度高和适用范围广等优点,一直为继电保护专业人员所关注[1].早期的行波故障测距装置因存在可靠性差、构成复杂以及价格昂贵等问题,终究没有得到推广应用.20世纪80年代,国内外在早期A型行波故障测距原理的基础上,提出了集保护和测距为一体的行波距离保护原理[2,3],这标志着现代行波故障测距(M T WFL)技术的诞生.但由于测距算法不可靠以及现场试验条件的限制,行波距离保护没有得到进一步的发展.20世纪90年代初,我国提出了利用电流暂态分量的行波故障测距技术[4],从而推动了现代行波故障测距技术的商业化发展.近几年来,现代行波故障测距技术在国内外交流系统中获得了越来越广泛的实际应用[5-8],文献[9]系统地总结了现代行波故障测距系统需要解决的关键技术问题.本文介绍了直流输电线路行波故障测距的基本原理,直流输电线路行波故障测距系统的构成及其运行经验.1 直流输电线路行波故障测距基本原理直流输电线路行波故障测距基本原理分为A、D2种型式,其中A型为单端原理,D型为双端原理.目前,在实际应用中往往将D型原理作为主要测距原理,而将A型原理作为辅助测距原理.只有将2种原理配合使用,才能获得最佳测距效果.1.1 D型行波故障测距原理D型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.如图1所示,设故障初始行波浪涌以相同的传播速度v到达M端和N端母线(形成各端第一个反向行波浪涌)的绝对时间分别为T M1和T N1,则M端和N端母线到故障点的距离D MF和D NF可以表示为D M F=12[v(T M1-T N1)+L]D N F=12[v(T N1-T M1)+L](1)式中L为线路MN的长度.图1 故障暂态行波传播网格图为了准确标定故障初始行波浪涌到达故障线路两端测量点的绝对时间,在线路两端均需装设行波采集系统.两端行波采集系统中必须配备高精度和高稳定度的实时时钟,而且需采用内置高精度授时系统(如GPS接收模块)的电力系统同步时钟实现精确秒同步,以使得两端系统的时钟误差平均不超过1 s.1.2 A型行波故障测距原理A型行波故障测距原理可以分为3种运行模式,即标准模式、扩展模式和综合模式.1)标准模式标准模式下的A型行波故障测距原理利用线路故障时在测量端感受到的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离.参见图1,假定M端为测量端,且行波从母线到故障点的传播方向为正方向.故障初始行波浪涌到达测量端时形成本端第1个反向行波浪涌,记为s-1(t).该行波浪涌在母线的反射波形成本端第1个正向行波浪涌,记为s+1(t),它将向着故障点方向传播.行波浪涌s+1(t)在故障点的反射波返回测量端时表现为反向行波浪涌,记为s-FR(t).设行波浪涌s+1(t)和s-FR(t)之间的时间延迟为 t,它显然等于故障暂态行波在测量点与故障点之间往返一次的传播时间,因而测量点到故障点之间的距离可以表示为D MF=12v t(2)式中v为波速度.2)扩展模式扩展模式下的A型行波故障测距原理利用线路故障时在测量端感受到的第1个反向行波浪涌与经过故障点透射过来的故障初始行波浪涌在48山东理工大学学报(自然科学版)2006年对端母线反射波之间的时延计算对端母线到故障点之间的距离.故障初始行波浪涌在对端母线的反射波到达故障点时将透过故障点向着本端母线方向传播,如图1所示.该透射波到达本端测量点时表现为反向行波浪涌,记为s -N R (t).设行波浪涌s -1(t)和s -NR (t)之间的时间延迟为 t ,它显然等于故障暂态行波在故障点与对端母线之间往返一次的传播时间,因而对端母线到故障点之间的距离可以表示为D N F =12v t (3)当故障点对暂态行波的反射系数较小时,在测量端可能检测不到本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波,从而导致标准模式下的A 型现代行波故障测距原理失效.但在这种情况下,扩展模式下的A 型现代行波故障测距原理却能很好地发挥作用.3)综合模式综合模式下的A 型行波故障测距原理利用线路故障时在测量端感受到的第1个正向行波浪涌与第2个反向行波浪涌之间的时延计算故障距离.当第2个反向行波浪涌为本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波时,二者之间的时间延迟对应于本端测量点到故障点之间的距离;当第2个反向行波浪涌为对端母线反射波时,它与本端测量点第1个正向行波浪涌之间的时间延迟对应于对端母线到故障点之间的距离.2 直流输电线路行波故障测距系统构成直流输电线路行波故障测距系统由3部分构成,即行波采集与处理系统(共3套)、通信网络和PC 主站,如图2所示.整个测距系统实际上包含A-B 和B-C 两个双端行波故障测距子系统,其中A 、C 站为换流站,B 站为中继站.3套行波采集与处理系统均采用集中组屏式结构,分别安装在换流站A 、中继站B 和换流站C,每套行波采集与处理系统包括行波采集装置、电力系统同步时钟以及当地处理机3部分,其中行波采集装置通过专门研制的行波耦合器(串联安装在过电压吸收电容的接地导线回路中)直接获得直流输电线路过电压吸收电容回路中的暂态电流信号,且间接反应了装置安装处一次侧的暂态电压。
C 输电线路行波测距装置使用说明
XC-21 输电线路行波测距装置使用手册XC-21 输电线路行波测距装置 使用说明淄博科汇电气公司XC-21 输电线路行波测距装置使用手册目录1.概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 2.主要技术指标 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 3.XC-21 的测距原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.1 单端电气量行波测距原理（A 型）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.2 两端电气量行波测距原理（D 型）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3.3 利用重合闸产生的暂态电流行波测距原理（E 型）．．．．．．．．．．．5 4.XC-21 的构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 4.1 装置的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 4.2 装置的前、后面板说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74.2.1 装置的前面板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 4.2.2 装置的后面板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 4.3 测距系统构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 4.3.1 单端测距系统的构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 4.3.2 两端测距系统的构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 5.XC-21 的安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 5.1 组屏．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 5.2 装置接线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 5.2.1 装置的接线端子图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 5.2.2 接线说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 6.XC-21 使用指南．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 6.1 开机．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 6.2 复位．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 6.3 设置定值、时间、显示亮度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 6.4 通信波特率的设定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.5 故障启动、记录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.5.1 启动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.5.2 自动存储．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.6 分析故障电流行波波形测距．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.7 两端测距的实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 7. XC-21 的运行维护及异常处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 7.1 定期检查装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 7.2 通风及散热．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 7.3 常见异常情况及处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13XC-21 输电线路行波测距装置使用手册附录 A 输电线路故障暂态行波过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 A1 行波的基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 A1.1 输电线路上的行波．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 A1.2 波速度与波阻抗．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 A1.3 线路损耗对行波传输的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 A2 行波的反射与透射．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 A2.1 行波的反射与透射现象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 A2.2 行波的反射系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 A2.3 行波的透射系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 A3 故障电流行波波形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 A3.1 母线的分类、故障初始电流行波幅值及行波在母线处的反射．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 A3.2 行波在故障点全反射时的电流行波波形．．．．．．．．．．．．．26 A3.3 行波在故障点有透射时的电流行波波形．．．．．．．．．．．．．27A4 其他线路反射波的影响及识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 A5 故障点及对端母线反射波的正确识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 附录 B 装置的后面板图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 附录 C 测试口接线示意图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31XC-21 输电线路行波测距装置使用手册1. 概述XC-21 输电线路行波测距装置(以下简称 XC-21)，利用输电线路故障时 产生的暂态电流行波信号，采用现代微电子技术研制成功。
输电线路广域行波故障测距系统
，
、
１
Ａ ÷ ［（ ） ＋ ＡＢ。］
（６）
图 １ 输 电 线 路 故 障 示 葸 图
输电线路广域行波故障测距系统
Ｖｏ１．１９ Ｎｏ．２
波应 为 Ｆ点 故 障后发 出的故 障初始 行波 。第 ２个 故 能够利 用母 线两 端 的故 障信 息 ，也 可 以通 过相 邻 或
障行 波 到达 Ａ端 时 ，则 可能 出现 ３种情 况 。第 １种 邻近 变 电站 中的终 端装 置进行 测距 。广 域行 波测 距
死
乃
图 ２ 扩 展 的 双 端 行 波 测 距
在线 路 Ｆ点 发生 故 障 。行 波初始 波 头到 达变 电
站 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 的时 刻分 别 为 ， ， ， ，由于 行 波
的透射 。可 以根据 到 达变 电站 Ａ、Ｄ的绝 对 时 间差
来 测距 。则 重新计 算 故 障点 的公 式 为 ：
故 障点到 Ａ、Ｂ两端 的距离 可 由式 （２）给 出。
败 。 这 种 广 域 的测 距 方 法 是 在 原 有 双 端 的测 距
—
—
—
—
—
一
Ｌ — —— —
一 三 ——
ｒ—｝
—— Ａ
斗
Ｆ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＢ
原 理基 础上 的改 进 。如 图 ２所示 ：
Ａ Ｂ ｎ Ｆ ｎ Ｃ Ｄ
＿＋—卜 。。＝＋ ＋
季金 豹 张 宗峰 崔铸元 李录 照 张道 农。 １．国 网 日照供 电公 司 山东 日照 ２７ ６８２６ ２．山东科 汇 电力 自动化 股份 有 限公 司 山东 淄 博 ２５５０８７ ３．华北 电力设 计 院有 限公 司 北京 １ ００１ ２０
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现代行波故障测距技术应用
主要内容
行波测距工程技术概述行波数据应用
实例分析
设备的运行和维护
设备的安装
新一代行波测距设备
1 行波测距工程技术应用概述
•输电线路上的行波是指沿线路传播的电压、电流波；•线路故障时产生暂态行波，行波测距设备通过记录分析线路上的暂态行波，可以实现故障定位；
•主要使用的行波测距原理：单端电气量测距法（A 型），双端电气量测距法（D型）等。
暂态行波分量的提取是利用暂态电压、电流故障分量的组合来实现的；
通过变电站内线路上的CT、PT、CVT等元件来实现暂态电流/电压行波的传变。
由于电流行波具有比电压行波更好的瞬变特性，基于变电站/电厂的站端行波测距大部分提取故障电流行波，个别情况采用提取电压行波。
时间精度对于行波测距具有重要的意义。
行波测距设备本身要具备时间同步的功能。
行波测距装置运行的时间精度要达到1us，在理论上实现双端测距偏差150米。
采用GPS\BD对时系统
1 行波测距工程技术--网络化
1 行波测距工程技术--网络化
2 行波测距数据应用
数据波形的认识
双端测距的运用
单端测距的运用
故障信息的整理
2 行波测距数据应用
数据波形的认识
• 初始行波、反射波、透射波
•初始行波、反射波、透射波
故障初始行波、故障点反射波、
对端故障透射波、线路全长反射波的关系：
假如，如果上述四个波头在波形图上所
,S2,S3,S4），标识的距离分别设为（S
1
自然得出线路全长L：
L＝S4－S1
L＝S2＋S3
L＝S4－S1；L＝S2＋S3
●在实际线路故障时，由于故障点的故障性质并不确定，相对应的行波的反射系数和透射系数亦不可知，从而故障行波的反射分量、透射分量的大小亦有区别。
●在一次故障产生的行波过程中，四种波头的形状、幅值需要进行辨识。
• 初始行波、反射波、透射波
2 行波测距数据应用
双端测距的运用
双端行波测距的运用
•在获取对端线路变电站双端关联线路的数据后，即可运用软件的双端测距功能展开双端测距数据分析。
•若拘于通讯或者其他原因，不能自动获取对端关联数据，也可通过其他人为通讯手段获取对端启动时刻记录，进行人工测距。
双端行波测距的运用
双端行波测距的运用
双端行波测距的运用
双端行波测距的运用
双端行波测距的运用
人工双端测距
当受客观原因影响导致通讯中端或其他原因导致不能自动获取对端关联线路故障行波数据时，可采用人工方式予以弥补。
双端行波测距的运用
2 行波测距数据应用
单端测距的运用
单端行波数据应用－波形分析•通过识别故障点反射波到达时刻计算故障距离•需要考虑故障点透射及其他健康线路对端反射的影响
INF1：母线上有1条以上线路（多条线路）•电流行波在母线处产生正反射，故障产生的电流行波在故障点与母线之间来回反射，极性不变。
•第二个波头即是第一个故障点的反射波，它与故障初始行波之间的时间差能够用来计算故障距离
•下图中第二个波头即是第一个故障点的反射波，它与故障初始行波之间的时间差能够用来计算故障距离
•下图中第二个波头即是第一个故障点的反射波，它与故障初始行波之间的时间差能够用来计算故障距离
INF2：对侧母线有一条以上其他线路
在对侧母线接有一条以上的线路（多条线路）时，电流行波在对侧母线产生正反射，对侧反射波经故障点透射到本侧，由于向对侧运动的电流行波本身与向本侧母线运动的电流行波反极性，故对侧母线的反射波在本侧产生的电流行波与故障初始电流行波反极性，根据这一特点可以区分波形上的行波脉冲是故障点反射波还是对侧母线反射波。
是为距离对端的故障距离（故障距离在中点之内）
为距离本端的故障距离（故障距离在中点之外）
注意:
在识别故障电流行波波形之前，应了解故障的性质与类型、系统（特别是线路两侧母线）的接线情况、两侧母线上其他线路的条数及长度，以便掌握故障点、对端母线或其他线路远端反射波的大小、形状及极性，有利于正确地识别波形。
故障点在线路中点以内，第二个行
波脉冲是故障点反射波。
t
i(t)故障初始行波故障点反射波
TS1TS2TS3
F
故障点的相对位置
2011-02-27日 10:39:35霞昆一线故障，故障点距离
本端26.7km左右。
2011-02-27日 14:03:16霞昆一线再次故障，故障点距离本端27km左右。
2011-02-27日 15:24:44霞昆一线再次故障，故障点距离本端27km左右。
R S
F t
故障初始行波故障点反射波
TS1TS2TS3对端反射
波
故障点在线路中点以外且存在透射时，第二个行波脉冲是对端反射波在故障点的透射。
故障点反射波与一般对端母线反射波极性相反。
故障点的相对位置
2010-01-20日09:03:19,黄滨二线发生故障,故障点
距离对端25.1km左右。
4.3.4故障点的相对位置下图为线路中点附近故障
小结
•识别出故障点反射波计算故障点到本端母线的距离；
•识别出对端母线反射波计算故障点到对端母线距离；
•两种方法得到的结果相加是线路全长，据此可以验算测距结果。
2 行波测距数据应用
故障信息的整理
•线路发生故障，其情况带有偶然性，但对故障波形的分析具有共性，长时间的数据积累，有助于熟悉所辖线路的故障暂态特性及系统的使用背景，同时可提高对波形数据的分析处理能力。
•在变电站/电厂，线路故障时关联保护、录波、行波的故障信息，可以综合分析、应用。
3 行波测距事例分析
波形分析。