行波测距法
《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。
利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距
利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距一、电缆单端行波测距原理电缆单端行波测距技术是一种利用电缆内部的行波信号来实现电缆故障位置测距的技术。
在电缆内部传输的行波信号会在故障点发生部分反射，根据这些反射信号可以确定故障点的位置。
而利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距是对电缆行波信号进行特征分析的一种技术方法。
故障特征频带是指在电缆故障发生后，行波信号在频域上出现的特征频带，这些特征频带与电缆长度和故障位置有一定的关系。
通过对这些特征频带的分析，可以实现对电缆故障位置的测距。
而TT变换是一种将时域信号转换为频域信号的变换方法，通过对行波信号进行TT变换可以得到信号的频谱分布情况，进而实现对特征频带的提取和分析。
二、电缆单端行波测距方法利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距主要包括以下几个步骤：1. 采集电缆行波信号数据首先需要在电缆的一端安装传感器，并利用该传感器采集电缆内部的行波信号数据。
通常可以使用高频探头或传感器进行信号的采集，采集的数据包括了传播时域信息。
2. 进行TT变换将采集到的电缆行波信号数据进行TT变换，得到信号的频谱分布情况。
通过对频域信号的分析，可以提取出故障特征频带。
3. 特征频带分析对所提取出的故障特征频带进行分析，包括频带的数量、位置、幅值等特征。
通过特征频带的分析可以确定故障的位置和性质。
4. 故障距离测算根据故障特征频带的分析结果，结合信号传播速度等参数，可以计算出故障距离，从而实现对电缆故障位置的测距。
5. 故障定位根据故障距离的测算结果，可以确定故障位置，并进行定位标记。
1. 高精度：通过对故障特征频带的精确分析，可以实现对电缆故障位置的高精度测定。
2. 高效率：测距过程简洁明了，不需要复杂的设备和大量的测量数据，可以快速、准确地完成电缆故障的定位。
3. 低成本：相比传统的电缆故障检测方法，利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距可以降低成本，提高效益。
电缆行波测距原理
电缆行波测距原理引言：电缆行波测距是一种常用的测距方法，通过利用电缆中的行波信号，可以准确地测量出电缆的长度。
本文将详细介绍电缆行波测距的原理及其应用。
一、电缆行波测距的原理电缆行波测距是基于电磁波在电缆中的传播速度来进行测量的。
当在电缆中施加一个脉冲电压信号时，该信号会在电缆中以电磁波的形式传播。
根据电磁波在传输过程中的速度与传输介质的特性有关，因此可以通过测量行波信号的传播时间来计算电缆的长度。
二、电缆行波测距的步骤1. 信号发送：首先，在待测电缆的一端施加一个脉冲电压信号。
这个信号可以是一个矩形脉冲、正弦脉冲或其他形式的信号。
2. 信号传播：脉冲电压信号在电缆中以电磁波的形式传播，沿着电缆的导线向另一端传输。
3. 信号接收：在电缆的另一端设置接收器，用于接收传输过来的信号。
接收器可以是示波器、激光测距仪等设备。
4. 信号处理：接收到信号后，通过信号处理器对信号进行处理，例如滤波、放大等操作。
5. 测量距离：根据信号的传播时间和电磁波在电缆中的传播速度，可以计算出电缆的长度。
常用的计算公式为：电缆长度 = 传播速度× 传播时间。
三、电缆行波测距的应用1. 电力系统中的应用：电缆行波测距可用于电力系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，从而提高故障定位的准确性和效率。
2. 通信系统中的应用：在通信系统中，电缆行波测距可用于测量光纤电缆的长度。
通过测量光信号的传播时间，可以准确地测量出光纤电缆的长度，从而为光纤通信系统的维护和管理提供便利。
3. 铁路信号系统中的应用：电缆行波测距可用于铁路信号系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，从而提高故障定位的准确性和效率，保证铁路信号系统的正常运行。
4. 工业自动化系统中的应用：电缆行波测距可用于工业自动化系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，及时修复故障，保证工业自动化系统的正常运行。
行波测距原理
行波测距原理
1关于行波测距
行波测距是一种运用行波的测距技术，是一种快速准确的测量距离的方法。
主要应用于运用激光或声波测量目标之间的距离，或者也可以用来进行四周环境的测评。
1.1基本原理
行波测距的原理是通过发射行波来测量距离，行波发射器会发出激光或声波，这些激光或声波源会受周围物体的反射而发出行波，由发射器检测反射回来的行波，可以得出行波与物体之间的距离。
即通过行波发出和接收的时间间隔来测量行波与测量对象之间的距离，并结合行波速度计算出距离。
1.2应用
行波测距技术在工业中有广泛应用，可以用于检测各种对象的大小和距离，以及各种机械装置的运行，可以准确的测量出各种机械装置之间的位置和尺寸数据，从而更准确的控制机械装置的运行和整体机械装置的工作状态。
此外，行波测距还可以用于检测安全装置，避免机器失常，避免安全事故的发生。
行波测距技术也被广泛应用在导航中，它可以用于搭载卫星的飞行器的导航，它可以测量飞行器与地面或船舶的距离，以便更准确的计算飞行路径。
1.3总结
行波测距技术是一种快速准确的测量距离的方法，有着广泛的应用前景，具有极大的社会效益。
它可以用于检测各种机械装置、安全装置和导航系统，将对机械装置和导航系统的精准控制和操作质量提升带来极大的便利。
行波测距PPT课件
行波测距原理
❖ 如何消除噪声的影响
在数据采集中，难免会受到噪声的影响，如何减小噪 声将决定测距的精度。
行波测距原理
❖ 如何确定波速
行波在电缆中传播的速度与电缆的几何形状、 导体材料等没有关系，只与电缆的绝缘介质有 关。实际测试表明，对于油浸纸电缆，行波的 传播速度为160m/us，对于交联聚乙烯电缆，行 波的传播速度为170m/us，对于塑料电缆，行波 的传播速度为184m/us 。
行波测距原理在电缆测量端向电缆注入一电压脉冲脉冲在电缆中传输时遇到阻抗不匹配的地方比如分接头故障点终端头等都会发生反射在测量端安装脉冲波形接收装置对接收到的波形进行分析找出发送脉冲和返回脉冲之间的时间间隔便可以计算出故障距离
电力电缆的行波测距
南通供电公司 胡广
目录
1. 电缆故障原因 2. 行波测距基本原理 3. 电缆测距步骤
电缆故障原因分类
▪ 绝缘受潮。中间接头由于密封不严密或者安装质 量不好，可能会因绝缘受潮而导致电缆故障。另 外，在制造电缆包铅(铝)时留下的砂眼和裂纹等 缺陷也会使电缆受潮。
▪ 制造工艺不良。若电缆中间接头的设计不够周密， 或者机械强度和裕度不够，都有可能导致故障。
▪ 材料缺陷。由于绝缘材料未达到要求，出现了褶 皱、破口和裂损等缺陷，都有可能导致电缆故障。
行波测距原理
❖ 特性阻抗Z0是指行波电压与行波电流之比，即入 射波电压与入射波电流之比，或者反射波电压和 反射波电流之比 。
❖ 等效阻抗Ze为电缆线路上任意一点的总电压与总 电流之比。
入射波
透射波
反射波
接地电阻
行波测距原理
❖ 分接头反射示意图
图b所示为Ze=Z0，此时 阻抗匹配，Cf=0，在分接 头处无反射；
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。
电力系统行波测距方法和发展
电力系统行波测距方法和发展摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，电力行业发展迅速，行波测距技术就是其中一个。
行波测距就有较多的优势，如较快的定位速度、十分精确的测距等，目前在高压输电线路中主要应用该技术。
首先，本文详细的分析了行波测距的方法，主要有单端测距法、双端测距法、三端测距法以及广域网络信息的行波测距法。
然后对行波提取及波速的确定进行了分析，最后对电力系统行波测距的发展进行了详细分析。
关键词：电力系统；行波测距；方法；发展引言作为电力系统传输电能的重要路径，高压线路一般建设在高山、森林、沟壑等荒凉地带，周边环境严酷，故障易发。
尤其是恶劣天气环境，如雨雪、雷暴等极端天气情况下，高压线路常常会发生故障，并且人工定位故障较为困难，耗时耗力，也会导致大面积停电，造成巨大的经济损失。
精准地定位故障点，快速修复永久和瞬时故障，以保证电网的稳定和安全运行，维护电网的经济效益，对电力系统意义重大。
1定义故障行波测距方法是根据电压、电流行波在线路上具有确定的传播速度这一特点而提出的。
故障发生时，故障点发生的行波将沿着线路向两端母线传播，遇到母线后发生反射回到故障点，在故障点处发生反射和折射然后再向母线处传播。
利用行波两次到达母线的时间就能准确地计算出故障点离母线的距离。
2行波测距的方法2.1单端测距法当电力系统发生故障的时候，因为初始行波没有相同的来源，因此测距原理具有A型、C型、E型、F型四个类型。
如果初始行波的来源点是故障点，那么就是A型；利用脉冲反射，对脉冲到达故障点并反射回测距装置所使用的时间对故障距离进行测量的原理是C型；对线路故障发生以后自动重合闸暂时所产生的行波进行利用，通过其在故障点与测距装置之间的传播对故障距离进行确定的原理是E型；在发生故障的时候，断路器会发生跳闸，从而有暂态行波产生，根据此波对故障点距进行测量的原理就是F型。
如果在输电线路中发生故障，那么要对A型、C型、F型进行应用。
不管是重合闸所产生的暂态行波还是断路器跳闸所产生的暂态行波，对其计算的方法全部都是暂态行波行驶速度乘以两点之间运行速度的积。
行波测距法
行波测距法行波法故障测距行波法的研究始于本世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。
现在行波法已经成为研究热点。
行波法的研究始于二十世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。
现在行波法已经成为研究热点。
简介(1)早期行波法按照故障测距原理可分为A,B,C 三类:① A 型故障测距装置是利用故障点产生的行波到达母线端后反射到故障点,再由故障点反射后到达母线端的时间差和行波波速来确定故障点距离的。
但此种方法没有解决对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题,所以实现起来比较困难。
② B 型故障测距装置是利用记录故障点产生的行波到达线路两端的时间,然后借助于通讯联系实现测距的。
由于这种测距装置是利用故障产生后到达母线端的第一次行波的信息,因此不存在区分故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波的问题。
但是它要求在线路两端有通讯联系,而且两边时标要一致。
这就要求利用GPS 技术加以实现。
③ C 型故障测距装置是在故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲,根据高频脉冲由装置到故障点往返一次的时间进行测距。
这种测距装置原理简单,精度也高,但要附加高频脉冲信号发生器等部件,比较昂贵复杂。
另外,测距时故障点反射脉冲往往很难与干扰相区别,并且要求输电线路三相均有高频信号处理和载波通道设备。
比较三种测距原理的比较:A 型和 C 型测距原理属于单端测距,不需要线路两端通信,因都需要根据装置安装处到故障点的往返时间来定位,故又称回波定位法;而B 型测距原理属于双端通讯, 需要双端信息量。
A 型测距原理和 B 型测距原理适用于瞬时性和持久性故障,而C 型测距原理只适用于持久性故障。
(2)现代行波法从某种意义上讲,现代行波法是早期A 型行波法的发展。
60年代中期以来,人们对1926年提出的输电线路行波传输理论行了大量的深入的研究,在相模变换、参数频变和暂态数值计算等方面作了大量的工作,进一步加深了对行波法测距及诸多相关因素的认识。
行波测距的原理分析以及系统实现
1.背景行波测距在输电网中有着广泛的应用，对于快速定位故障，缩短故障恢复时间有着重要意义。
本文对行波测距的基本原理以及实现方案进行分析，以期对相关装置的开发以及算法研究有所帮助。
2.行波测距原理2.1 行波的特性输电线路如果忽略传输损耗（忽略分布电阻以及对地电导） ，则可以认为是由大量的分布电感和电容组成的。
假设一段线路始端为M，末端为N，在线路中间某一点P发生对地故障，则相当于在P点接入一个等效电源，其电压与此点故障前电压大小相等，方向相反。
假设在t=0时发生故障，则对于分布参数的传输线，故障等效电源会给线路电容充电，在导线周围建立电场并相邻电容充电，线路的分布电容被依次充电，这一过程如同一个电压波在按照一定的速度沿线传播。
同时随着电容的充放电，将有电流流过线路分布电感，也会有一个电流波沿线传播。
因此通过以上分析，线路故障后，会从故障点开始有电压行波和电流行波向线路两端传播。
行波的波速与线路本身的特性有关，速度公式如下，其中L和C为线路单位长度的电感与电容，线路行波的波速只与其绝缘介质的性质有关，与导体的材料和截面积无关。
例如架空线路的行波速度为294km/ms，纸绝缘电缆线路的行波速度为160km/ms，交联聚乙烯电缆的行波速度为170km/ms。
行波在波阻抗发生变化的分界点处会发生反射和折射，例如上图中的N如果为母线，N有几条出线，则在N处会发生反射和折射。
2.2 单端行波测距单端行波测距是在线路的一端安装测量设备，利用线路故障时测量到的第一个行波与反射的第二个行波的时间差计算测量点和故障点之间的距离。
例如下图,在M点安装行波测量设备，M点测量到的第一个行波为i1，i1在M点和故障点F发生两次反射，再次被M点测量到，那么这个时间差为两倍MF距离，因此上面考虑的是故障点距离M点比较近的情况，实际上如果F点距离N点比较近，那么测量到的第二个行波应该是i5。
假设MN的距离为L，则可以计算出如果F点距离M点小于L/2时，第二个行波为i3，否则第二个行波为i5,这两种故障距离的计算公式是不同的。
行波测距
行波行波，英文名称traveling wave.定义：某一物理量的空间分布形态随着时间的推移振幅不变的情况下向一定的方向行进（不断向前推进)所形成、传播方向为无限，故称行波。
1概述电力线路在输送电能时是以电磁波的形式传播的，在忽略电阻和电导的情况下，其线性行波的传播速度为：v=1/sqrt(LC)；将线路的电感和电容代入上式，可以发现架空线路的行波传播速度接近于光速，即v≈3*10^5km/s。
行波波长是指行波相位差正好等于2π的两点之间的距离。
2其它相关行波测距式距离保护原理1引言高压输电线路是电力系统的命脉。
线路发生故障后能快速地切除故障线路并及时找到故障点加以修复，是继电保护工作者孜孜以求的目的。
然而迄今为止，输电线路保护无论是利用工频分量还是暂态高频分量，都只能判断出故障发生的区域，只能达到切除故障的目的。
微机距离保护虽然能给出故障距离，但因精度不高不能满足生产需要，要及时找到故障点对线路加以修复仍需要配备专门的故障测距装臵，两个装臵有很多相似的功能模块，使得线路投资增加，装臵的作用得不到充分发挥。
行波距离保护由于采用输电线路故障后的行波，使得保护装臵具有超高速动作的特性；而且利用行波折反射的特点可以精确地计算出故障距离，并同时兼作保护动作判别量和测距输出结果，即集保护和测距为一体，有效解决了以上问题，因而行波距离保护装臵的研究极具实用价值。
利用行波进行故障测距[1]的方法早在20世纪50年代就已被提出，并在实际中得到应用。
70年代末，G．W．Swift 等指出了行波频率与故障距离之间的关系[2]。
1983年,P.A.Crossly等人提出了利用相关算法计算行波传播时间进而求得故障距离，通过对故障距离和被保护线路长度的比较决定保护是否动作的行波距离保护方案[3]。
1989年，我国学者根据输电线路故障行波的特征，提出了行波特征鉴别式距离保护[4]，该保护首先利用行波的特征，判断出故障发生的区间，若判断为正方向区内故障，再进一行波特征鉴别式距离保护。
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
电力系统输电线路故障测距方法浅析
电力系统输电线路故障测距方法浅析摘要：输电线路故障测距用来解决线路故障定位问题。
论文详细分析了阻抗测距法和行波测距法的原理及优缺点。
目前云南电网行波测距大部分只用在500kV线路。
由于行波测距应用不广泛，绝大部分运行人员对行波测距装置不熟悉。
论文旨在提高运行人员对行波测距认识，不断提高对该装置的管理水平。
关键词：故障测距；阻抗测距；行波测距输电线路故障测距就是运用输电线路故障时的一些电气量通过计算来确定故障点与变电站的距离，简单地说就是故障点定位。
精确的故障测距能够减轻人工巡线的工作量，缩短故障修复时间，减少停电损失，同时也能发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点、线路走廊下的树枝等事故隐患。
目前，常用的故障测距方法主要有阻抗测距发和行波测距法。
故障录波器和保护装置测距功能就是利用阻抗测距法，行波测距装置是利用行波测距法。
1 阻抗测距法阻抗测距法是根据输电线路故障时测量到的电压、电流计算出故障回路阻抗。
由于输电线路阻抗近似均匀分布，即线路单位长度阻抗可知，从而可以求出故障点到变电站的距离。
变电站内使用的线路保护装置和故障录波器都是运用阻抗测距法来实现测距功能。
新建线路投运前，线路施工人员都要对线路参数进行测试，测出线路长度L，线路阻抗R+jX等参数。
并将测量出的线路长度和阻抗等参数作为定值置入线路保护装置和故障录波器。
图1 输电线路集中参数简图输电线路集中参数简图可表示为图1。
图中M为变电站保护安装处，K为故障点，Um和Im是故障时刻的保护安装处的电流电压。
Zm=Um/Im即为故障时M到K点的阻抗值，由于输电线路单位长度阻抗z=（R+jX）/L已知，不难得出故障点K到变电站M的距离：Lk=Zm/z=Um·L/Im（R+jX）研发人员只要将上述计算公式以程序的形式置入装置，很容易就能得到故障点到变电站的距离。
在上述推倒过程中，我们考虑的是非串补线路且故障点接地电阻近似为0（金属性接地）的情况。
行波测距
R
合闸脉冲
故障点反射脉冲
适用于测量永久短路及 断线故障
t
t
目录
• • • • • • • • 概述 阻抗测距方法存在的问题 早期行波测距装置 现代行波测距原理 关键技术问题的解决 XC系列行波测距装置 行波测距装置应用中的若干问题 实际故障测距结果
早期行波测距装置不成功的原因
• 当时对线路行波现象的研究认识还不充分 • 受技术条件地限制，行波的记录、分析及处 理手段有限。 • 早期行波测距装置均利用电压行波信号，需 安装专用电压行波耦合装置，投资大，安装 复杂，不容易为现场所接受，影响装置推广 使用。
适用性差
• 不宜用于以下线路：
– – – – 直流输电线路 带串补电容线路 分支线 部分同杆架设双回线
目录
• • • • • • • • 概述 阻抗测距方法存在的问题 早期行波测距装置 现代行波测距原理 关键技术问题的解决 XC系列行波测距装置 行波测距装置应用中的若干问题 实际故障测距结果
基本原理：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。 优点：行波在线路上传播速度接近光速，且 不受故障电阻、线路结构及电压、电流互感 器误差影响，因而测量精度高，适应性好。
脉冲到 达时刻
检测到信 号时刻
远程通信及分析技术
• 装置之间可以使用电话网、 INTERNET 数据网、电力 系统专用通信通道等广域通信网互联，交换数据， 实现双端测距。 • 由于不需要在故障后立即动作，不要求为测距装置 之间设置常备通信通道。 • 可以使用一台 PC 机作为主站按通信规约读取装置记 录下的电流行波到达的时间信息及行波波形数据并 存盘，自动或由操作人员在计算机辅助下分析故障 电流行波数据，计算出故障距离。
试论电力电缆行波故障测距方法
试论电力电缆行波故障测距方法摘要：分析了行波故障测距方法的特点，在比较了行波测距法与阻抗测距法，并发现在电力电缆故障测距中行波测距法优于阻抗测距法基础上，明确了各类行波故障测距方法的优缺点，构想了行波法今后发展的方向。
关键词：电力电缆；行波；故障测距1行波测距方法原理与分类行波法的测距方法，即利用测量行波的传播时间以确定故障位置。
根据是否离线的需要，行波法可分为离线测距法和在线测距法。
根据产生行波的种类和测量方式的不同，基于行波法的测距方法可分为A、B、C型三种，以及利用由重合闸产生的暂态行波在测量点与故障点之间传播时间和由测量点感受到的故障开断初始行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延实现单端输电线路故障测距的新方法。
其中后两种方法是近几年随着国内外学者对行波法研究的深入而产生的。
离线行波测距法又可分为脉冲法和闪络法。
2几种行波测距方法分析2．1A型测距法A型测距原理为：利用故障点产生的行波，根据行波在测量点和故障点之间往返一次的时间和行波波速确定故障点的距离。
A型测距法原理简单，所用装置少，同时不受过渡电阻及对端负荷阻抗的影响，理论上可以达到较高精度。
但长期以来，由于对故障点产生的行波特性及在三相线路上的传播特性认识不够，对信号采样、确定行波到达时间要求较高，所以未获得广泛应用。
近年来，国内外许多学者就此展开了大量的研究。
其中有利用暂态电流行波的测距方法，也有利用电压行波的测距方法。
相比较而言，采用暂态电流行波测距法的占多数，其原因是：（1）暂态电压信号不易获得；（2）波阻抗不易准确获得；（3）当母线上出线较多时，暂态电压信号较弱，而暂态电流信号却很强。
目前，A型法最大的问题是如何区分是故障点反射来的行波还是从端母线反射来的行波。
有的判别方法是比较故障线路暂态电流与参考线路暂态电流形成的反向行波浪涌与其对应的正向行波浪涌的极性，来识别有用行波浪涌，有的判别方法是基于同一根线上不同点反射行波的极性来区分。
输电线路行波法故障测距的分析
输电线路行波法故障测距的分析作者：安洁来源：《科技风》2018年第12期摘要：输电线路在电力系统中非常重要。
本文对输电线路故障测距的方法进行了介绍，主要对行波法进行了研究，并对单、双端行波测距法的各自原理、特点进行分析，文末对故障测距的研究和发展前景进行了展望。
关键词：输电线路；行波法；故障测1 故障测距方法故障定位方法依据不同的原理，主要分成阻抗法、故障分析法和行波法等。
（1）阻抗法。
阻抗法根据工频电气量，利用故障时测量到的电流、电压量来求出故障回路的阻抗，通过构造电压平衡方程，由于线路长度与阻抗成正比，利用数值分析方法即可得到故障点与测量点之间的电抗，因此可求出故障的大致位置。
（2）故障分析法。
故障分析法是利用故障时记录的电流电压数据，经过分析计算，计算出故障点到测量点之间的距离。
提出专家系统来对故障录波数据进行集中处理，并确定切实可用的联网方案，因此可以解决不同型号录波器的联网和数据传送问题。
（3）行波法。
行波法的原理为：当输电线路发生故障时，将会产生电流、电压行波，行波以接近光速的速度向线路两端传播。
通过测量故障出现时的电流、电压行波在线路上传播的时间，计算出故障距离。
2 行波测距法行波测距法主要通过高频故障时暂态电流、电压行波或者断路器重合闸时出现的暂态信号等来确定故障点位置。
其主要可分为A、B、C、D、E、F六种测距方法，A型、D型利用故障信号；B型、C型需要外加信号源；E型利用断路器的重合闸信号；F型则利用断路器的分闸信号。
其中，A、C、E、F为单端测量法，B、D为双端测量法。
目前，行波法故障测距主要采用基于单端电气量的A型和基于双端电气量的D型两种方法。
3 单端行波测距法当线路出现故障时，故障点处的电压发生突变，从故障点产生向线路两端传播的高频故障暂态行波，行波在线路中波阻抗不连续的点和故障点处不断的反射和折射。
在测量点能捕获到初始行波浪涌，从而得到其与第二个行波浪涌到达测量点的时间差，由于行波在线路中传播的速度近似于光速，故可求得故障点与测量点之间的距离。
通用行波测距修正方法
通用行波测距修正方法
通用行波测距修正方法指的是使用电磁波进行距离测量时，在行波测距过程中对于不同环境下的电磁波传播速度和路径的影响进行修正，获得更为准确的距离测量值的方法。
一般来说，行波测距的原理是发送一定频率的电磁波信号，在接收端测量出电磁波信号的时延，通过测量时延的大小可以反推出被测目标与测距设备之间的距离。
然而，由于电磁波在不同介质中的传播速度存在差异，并且路径中存在可能会造成误差的障碍物等因素，这些因素都会导致测距精度出现误差。
通用行波测距修正方法可以根据实际情况采用不同的修正策略，例如引入校正因子（calibration factor）、动态环境修正（dynamic environment corrections）等方式来对测量结果进行修正。
常见的修正方法有：
环境温度修正：由于温度的变化会对电磁波的传播速度产生影响，因此需要考虑环境温度的变化对测距的影响进行修正。
多径衰落修正：在电磁波传播过程中，会存在多条路径同时传输信号，且这些路径的长度和信号强度都会存在差异，因此需要对这些路径所导致的误差进行修正。
材料介电常数修正：不同材料的介电常数不同，而介质的性质会影响到电磁波的传播速度，所以需要对材料的影响进行修正。
目标反射率修正：由于目标表面的反射率也会影响信号的接收，需要对目标反射率进行修正。
以上就是通用行波测距修正方法的一些常见修正策略。
根据实际情况，可以选择不同的修正方法来获得更为准确的距离测量值。
行波测距
应用matlab来解决电力系统输电线路中的故障定位摘要：高压输电线路担负着传送电能的重要任务，其故障直接威胁到电力系统的安全运行。
因此，电力系统发生故障时能够快速的进行故障定位就显得非常重要。
行波测距法就是众多测距法中的一种。
本论文通过应用MATLAB仿真对行波测距进行研究。
进而，对行波测距法的精确性进行研究和探讨。
关键词：输电线路；行波测距；故障定位The application of matlab to solve the power systemtransmission line fault locationAbstract：The HV transmission line is responsible for the distribution of the power energy and the fault of the transmission line influence the safe operation of the power system.Therefore,Power system failure can quickly show the fault location is very important.The traveling wave ranging method is one of the numerous ranging method.This paper through the study of the traveling wave ranging by MATLAB simulation.Of the accuracy of the traveling wave ranging method, which is studied and discussed.Keywords: transmission line; traveling wave location technology; fault location1 引言1.1 故障测距技术的发展电力行业一直都对输电线路故障点测距问题有着很高的重视。
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。
电力系统行波测距原理、应用和未来展望
测距原理—双端测距
M
i M侧
T1
i N侧
F
N
利用两台装置分别记录下行波到达的时刻（绝对时间） T1 T2,实现故障点的测距。
t
T2
t
LNF LMF = LMN
LNF
LMF
=
T2
T1*V
LMF =
(T1 - T2)v 2
LMN 2
LNF =
(T2 - T1)v 2
LMN 2
双端行波 测距的需要 具备的条件
双端测距算法主要问题：困扰双端测距算法精度的一个实际 问题就是双端录波数据的不同步采样问题，解决好该问题 将进一步提高阻抗法双端测距的应用价值。
阻抗法测距原理
•我们的成果：采用补偿算法，自动计算两端的不同步采样误差，
消除了两端的不同步采样带来的的影响，并且实现了计算过渡电阻的功 能。
•双端阻抗法测距精度：
电力系统行波测距原理、应用和 未来展望
1 行波测距原理、特点 2 行波+阻抗法相结合的综合测距原理、特点 3 行波测距装置现场运维 4 电压电流行波比较等问题 5 行波测距装置联网
☞ 1 行波测距原理、特点
2 行波+阻抗法相结合的综合测距原理、特点
3 行波测距装置现场运维
4 电压电流行波比较等问题
单端测距-故障点在中点以外
M
F
N
t2
t1
M
F
N
t4
t3
远端故障行波传播示意图
i
t1
初始行波
t2 t3
t
对端母线反射行波
故障点反射行波
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。
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行波法故障测距
行波法的研究始于本世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。
现在行波法已经成为研究热点。
行波法的研究始于二十世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。
现在行波法已经成为研究热点。
简介
(1)早期行波法
按照故障测距原理可分为A,B,C 三类:
① A 型故障测距装置是利用故障点产生的行波到达母线端后反射到故障点,再由故障点反射后到达母线端的时间差和行波波速来确定故障点距离的。
但此种方法没有解决对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题,所以实现起来比较困难。
② B 型故障测距装置是利用记录故障点产生的行波到达线路两端的时间,然后借助于通讯联系实现测距的。
由于这种测距装置是利用故障产生后到达母线端的第一次行波的信息,因此不存在区分故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波的问题。
但是它要求在线路两端有通讯联系,而且两边时标要一致。
这就要求利用GPS 技术加以实现。
③ C 型故障测距装置是在故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲,根据高频脉冲由装置到故障点往返一次的时间进行测距。
这种测距装置原理简单,精度也高,但要附加高频脉冲信号发生器等部件,比较昂贵复杂。
另外,测距时故障点反射脉冲往往很难与干扰相区别,并且要求输电线路三相均有高频信号处理和载波通道设备。
比较
三种测距原理的比较:A 型和 C 型测距原理属于单端测距,不需要线路两端通信,因都需要根据装置安装处到故障点的往返时间来定位,故又称回波定位法;而 B 型测距原理属于双端通讯, 需要双端信息量。
A 型测距原理和 B 型测距原理适用于瞬时性和持久性故障,而C 型测距原理只适用于持久性故障。
(2)现代行波法
从某种意义上讲,现代行波法是早期A 型行波法的发展。
60年代中期以来,人们对1926年提出的输电线路行波传输理论行了大量的深入的研究,在相模变换、参数频变和暂态数值计算等方面作了大量的工作,进一步加深了对行波法测距及诸多相关因素的认识。
1)行波相关法
行波相关法所依据的原理是向故障点运动的正向电压行波与由故障点返回的反向电压行波之间的波形相似,极性相反,时间延迟△ t 对应行波在母线与故障点往返一次所需要的时间。
对二者进行相关分析,把正向行波倒极性并延迟△ t 时间后,相关函数出现极大值。
这种方法也存在对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题。
由于在一些故障情况下存在对侧端过来的透射波,它们会与故障点发生的反射波发生重叠,从而给相关法测距带来很大困难。
2)高频行波法
高频行波法与其他行波法不同的是,它提取电压或电流的高频行波分量,然后进行数字信号处理,再依据 A 型行波法进行故障测距。
这种方法根据高频下母线端的反射特性,成功的区分了故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波。
(3)利用行波法测距需要解决的问题
行波法测距的可靠性和精度在理论上不受线路类型、故障电阻及两侧系统的影响,但在实际中则受到许多工程因素的制约。
1)行波信号的获取
数字仿真表明:故障时线路上的一次电压与电流的行波现象很明显,包含丰富的故障信息,但需要通过互感器进行测量。
关键是如何用一种经济、简单的方式从互感器二次侧测量到行波信号。
一般来说,电压和电流的互感器的截止频率要不低于10khz,才能保证信号不过分失真。
用于高压输电线路的电容式电压互感器(CVT)显然不能满足要求。
利用故障产生的行波的测距装置,最好能做到与其他的线路保护(如距离保护)共用测量互感
器,否则难以应用推广。
为了达到一个杆塔(小于1km)的测距精度,二次侧信号上升沿时间应该在几个微秒之内。
实验研究表明,电流互感器(CT)的暂态响应特性能满足如此高的响应速度。
所以,行波测距装置可以与其它保护装置共用电流互感器,因而易于被推广使用。
2)故障产生的行波信号的不确定性
故障产生的行波信号的不确定性主要表现在三个方面:
①故障的不确定性
故障的不确定性主要表现在故障发生角和故障类型上。
故障发生的时刻是随机的,它与故障原因和线路状态等因素有关。
同时,故障发生的类型也是不同的, 可以是金属性故障,也可能是经过大小不一的过渡电阻的短路故障。
②母线接线方式的不确定性
行波测距理论基于行波的传播及反射，母线上的接线是不固定的，这就引起行波到达母线的不确定性。
然而行波测距要求在母线侧有足够强的反射才可能被测到。
③线路及系统其它元件的非线性及依频特性的影响
由于集肤效应的关系,实际的三相线路存在损耗与参数随频率变化的现象。
系统中地模参数损耗大且频率依频特性严重,使暂态行波信号的分析变得复杂和难以准确描述。
所以一般使用线模分量进行行波测距。
③故障点反射波的识别
故障点反射波的正确识别是能否准确可靠的进行故障测距的关键技术问题。
线路上存在大量特性与故障点的反射波极为相似的干扰。
正常运行情况下较大的干扰主要来自断路器和隔离开关的操作,任何上述操作都会产生剧烈的电压变化。
在故障发生后,行波沿输电线传播时,也会出现干扰。
例如线路的换位点和其它线路的交叉跨越点处都会因波阻抗的变化出现干扰,更增加了识别的难度。
故障点反射波识别除了排除线路干扰外,关键还在于区分出反射波是来自故障点还是线路对端母线。
早期行波法测距的终端设备受当时技术条件的限制,其结构与使用相当复杂,如B型法的同步装置,C 型法中的高频和直流脉冲发生装置等等,这些终端设备和操作上的实时自动化要求增加了行波法测距的技术复杂性和成本,阻碍了行波法测距的更广泛应用。
④行波信号的记录与处理
故障产生的暂态行波信号只持续很短时间,经过多次反射后进入稳态,为此必须在故障产生后几毫秒内记录下有用的暂态行波信号。
此外,为保证测距有足够的精度,为了采集高频暂态行波,采样频率不能太低,应在百千赫兹数量级。
尽管如此,利用故障行波测距要比实现继电保护要容易获得推广应用的多。
使用行波保护的目的在于获得很高的动作速度( 小于10ms),一个关键问题是如何区分故障与其它原因,比如雷击、系统操作等引起的扰动。
而对测距来说不存在这个区分问题。
因为它只要做到系统故障后,准确的给出故障距离就行了。
通过检查保护是否动作,可以很容易的知道系统是否出现故障。
总之, 行波法在理论上有许多独到的优点,可以相信,随着新型行波测距方法研究的深入,这些问题终将被解决,新型行波法有着非常广阔的应用前景。