高精度故障录波与行波测距装置

（三）阻抗法及其发展历史与现状
阻抗法不足
不宜用于以下线路：
测距误差大，受多种因素影响： 直流输电线路
故障点弧光电阻
带串补电容线路
电源阻抗 电压、电流互感器变换误差 线路不对称（换位）影响
T接线
部分同杆架设双 回线
长线分布电容
线路走廊地形变化，引起零序参数变化。
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
利用电流行波的输电线路故障测距技术特点
1）仅使用电流行波 2）采用高速数据采集技术 3）采用单片机技术 4）采用GPS技术 5）采用小波变换技术
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
利用电流行波的输电线路故障测距原理
1）单端行波测距原理 2）两端电气量行波测距原理 3）利用重合闸信号的行波测距原理
1 2
(TS
TR ) v
L
法
故障点距R变电站距离：
XR
1 2
(TS
TR ) v
行波法原理
利用行波在故障点和测量点之间传播的时间差来测量 故障距离
行波法优点
行波法不受故障点过渡电阻、线路结构等因素的影响， 测距精度高，适用范围广。
最早提出的电压行波测距法原理上有缺陷，且没有解 决好行波信号的测量、超高速记录、分析等问题。直到二 十世纪九十年代，行波测距技术一直没有获得实际的推广 应用。
不仅仅是微机保护，所有的线路录波器都具有 阻抗故障测距功能。
技术背景
（三）阻抗法及其发展历史与现状
阻抗法原理
根据在母线处测量到的阻抗（电抗）值计算 故障距离
Zm = Vm/Im
Zm
= Rm + jLm
Im Vm
= x.R0 + x.L0
x----故障距离 R0,L0----单位长度电阻、电抗值
技术背景
高压输电线路 高精度故障录波和测距技术
主要内容
技术背景 基于电流行波和小波变换的故障测距方法 利用电流行波的输电线路故障测距装置XC-11 利用电流行波的输电线路故障测距存在的问题 组合故障测距方法 高精度故障录波与测距装置HPR-7000 结论
源自文库
技术背景
（一）作用
缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少 停电损失。
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
1990年山西省电力公司和西安交通大学于签署了联 合研制现代数字式行波测距仪的合作研究协议。
1995年西安交大和山东科汇开发出利用电流行波的 输电线路故障测距系统XC-11，同年底投入试运行。
英国CSD公司F. Gale博士开始了类似的工作，也研 制出产品。
2000年中国电科院于也研制出利用电压行波的故障 测距装置。
技术背景
（三）阻抗法及其发展历史与现状
阻抗法：源于线路距离保护中的阻抗继电器
1923年出现，早期继电保护没有定量计算功能，故障 距离是通过手工测量光电式录波器所记录的电压和电流来 计算的，误差很大。
80年代，微机型数字式继电保护装置投入电力系统运 行，相应地，任何高压线路保护中的阻抗继电器都能给出 线路故障距离来。
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。
技术背景
（二）故障测距方法分类
按原理可以分为：
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。
按使用的故障量可分为：
单端法：仅仅利用线路一端的电压和/或电流。 双端法：使用线路两端或多端的电压和/或电流。
1 2
v(TS
2
TS1)
图
V -- 波速度
Ts1
Ts2
t
优点：可重复，可靠、准确
缺点：停电，外加信号源
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
A型优点：只需要在线路一端安装装置，投资 少；
缺点：波形分析困难，可靠性差 B型优点：利用第一个波头，可靠性高，测距 准确；
缺点：需在线路另一端安装转发装置装置。 C型优点：可重复，可靠、准确；
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
单
端S
R
电
气
量
故障点距S变电站距离：
（
t
XS
1 v t 2
1 2 v(TS 2
TS1)
） 测
V -- 波速度
距
Ts1
Ts2
t
法 优点：只需要在线路一端安装装置，投资少
缺点：波形分析困难，可靠性差
A
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
TR Ts
B
型S
R
测
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 利用CT测量电流行波优点
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。
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
单 端 电S 气 量 （ ） 测 距 法
投资小，但波形复杂，不亦识别
R
t
Ts1
故障点距S变电站距离：
XS
1 v t 2
1 2
v(TS
2
TS1)
V -- 波速度
Ts2
t
A
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
Ts
TR
双
S
R
端
测 距
故障点距S变电站距离：
XS
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
行波法：受二战雷达发明的启发
1948年提出；50年代末期出现了三种行波测距仪： A型：利用故障点产生的电压行波在故障点与变电站 母线往返一次的时间差测距。 B型：借助于通道，分别记录下由故障点所产生的行 波到达两侧母线的时间实现故障测距。 C型：在线路首端注入高压脉冲，测量反射波时间测 量故障距离。 国内在60年代末70年代初期，西安交大和西北电力 中试所联合研制了C型测距仪。
缺点：停电，外加信号源。
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
测距所利用信号的带宽
常规电流、阻抗等保护： 0-1KHz （50Hz） 阻抗测距装置：0-1KHz（50Hz） 行波测距：0-300KHz，距离误差率500m
电容式电压互感器（CVT）不能传变电压行波
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
距 仪
故障点距S变电站距离：
XS
L
1 2
(TR
TS ) v
故障点距R变电站距离：
XR
1 2
(TR
TS
)v
L -- 线路全长
优点：利用第一个波头，可靠性高，测距准确 缺点：需在线路另一端安装转发装置
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
C
S
R
型
测
故障点距S变电站距离：
距 仪
t
XS
1 v t 2