基于行波技术的电力线路在线故障测距
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11
2. 电力线路行波基本概念
分布参数概念 线路长度远远小于线路上电信号的波长：
l , vT v
f
特征：线路电压（电流）不仅随时间变化，而且随距 离变化，即
u u(x,t), i i(x,t)
12
2. 电力线路行波基本概念
L0，R0，C0和G0分别表示导线单位长度上的电感、电阻、对地电容和电导。 当不计R0和G0的影响时，称为无损导线。
行波传播过程可以利用行波网格图来描述。
19
2. 电力线路行波基本概念
三相线路各相之间存在着电磁耦合，每一相的行波传 播过程是不独立的。一般通过相模变换将三相行波分 解为线模和地模（零模）两种独立的行波模量来分析。
器变换误差、三相不对称等因素的影响，测距 误差较大； 2）不适合直流线路、串补线路、T接线路、架 空线－电缆混合线路等特殊线路。
4
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
20世纪80年代——，采用现代微电子技术、现代数字信号处理技术和现代通信技 术测量暂态行波的到达时刻和传播时间。
基于行波技术的电力线路 在线故障测距
内容
电力线路故障测距技术发展概况 电力线路行波基本概念 电力线路暂态行波的产生机理 现代行波故障测距基本原理 现代行波故障测距关键技术 XC系列行波故障测距系统及其典型应用 现代行波故障测距组网方案 新一代行波故障分析主站（TAS2200）
1
1. 电力线路故障测距技术发展概况
－ 中国电科院行波测距系统。电流耦合方式，2000年投运，D型 原理。
6
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
山东科汇公司行波测距装置经历了三代。
7
第1代：1995
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
山东科汇公司行波测距装置经历了三代。
8
第2代：2000
（1）早期行波故障测距技术
20世纪（50～60）年代 基本原理
利用电压行波在故障点与母线之间的传播时间计算故障距离。 实现方法
利用电子计数器或者阴极射线示波器测量暂态行波的到达时刻 和传播时间。分为A、B、C、D等4种基本型式。 存在问题 1）对行波现象的认识不充分； 2）采用专用高频信号耦合设备，价格昂贵； 3）信号记录与处理手段有限； 4）装置构成复杂，可靠性差。
经历了三个发展阶段。 1） 20世纪80年代：理论研究。提出基于A型原理的行波相关法、求导数法（行波
距离保护）。 2） 20世纪90年代：应用研究。装置研制和小批量推广应用。实现了A、D、E型原
理，并提出匹配滤波器、第2个反向行波浪涌识别、最大似然估计和小波变换模 极大值等测距算法。 3）2000年——：大批量推广应用。 －实现了A、D、F、E型原理； －提出了测距式行波距离保护原理，从而将A型行波测距与超高速继电保护融为 一体。 －行波测距系统组网
2. 电力线路行波基本概念
行波具有运动属性
u (t)
u (t,0) u (t, L)
L
v
t
0
线路首端和末端的前行波波形图
17
2. 电力线路行波基本概念
行波浪涌到达线路上波阻抗不连续点（如母 线、故障点等）时将同时产生反射和透射现象， 相应反射波和透射波的性质与该点的网络结构 有关。
18
2. 电力线路行波基本概念
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
山东科汇公司行波测距装置经历了三代。
1）不间断采集； 2）参数在线设置：
－采样频率 －采样时间长度 －采样通道数 －触发方式
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第3代：2008
内容
电力线路故障测距技术发展概况 电力线路行波基本概念 电力线路暂态行波的产生机理 现代行波故障测距基本原理 现代行波故障测距关键技术 XC系列行波故障测距系统及其典型应用 现代行波故障测距组网方案 新一代行波故障分析主站（TAS2200）
10
2. 电力线路行波基本概念
波在介质中传播时不断向前推进，故称行波。 电力线路上的行波是指沿线路传播的电压、电流波。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（反行波）。行波分为稳态行波和暂态 行波。 稳态行波是指系统正常运行时沿线路传播的行波，它是由系统的 电源产生的。电能的传输和交换是通过稳态行波的传播来实现的。 暂态行波是指系统运行过程中突然出现，而后又逐渐消失的行波， 它是由系统的扰动，如短路、断线、开关操作、雷击及雷电感应 等引起的。 为了分析电力线路行波现象，必须采用分布参数模型。
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1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
几种典型的现代行波故障测距系统
－ Hathaway行波测距系统。电流耦合方式，1992年投运，A 、D、 E三种原理。
－ B. C. Hydro行波测距系统。电压耦合方式，1993年投运。D型 原理，无波形记录功能。
－ 山东科汇行波测距系统。电流耦合方式，1995年投运XC-11， A、D、E三种原理。2000年投运XC-2000，A 、D、F、E四种原 理。
2
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（2）利用工频相量的故障测距技术 20世纪70年代—— 基本原理
利用测量点电压和电流之间的相量关系估 算故障距离，具体分为单端相量法和双端相量 法两大类。 应用：微机保护装置、故障录波装置。
3
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（2）利用工频相量的故障测距技术 存在问题： 1）受过渡电阻（单端法）、非周期分量、互感
线路上任一点的正向电压行波分量和反向电压 行波分量可以表示为：
u (t,
x)
1 2
[u(t,
x)
Zc
i(t,
x)]
u
(t,
x)
1 2
[u(t,
x)
Zc
i(t,
x)]
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2. 电力线路行波基本概念
行波具有运动属性
u (t, x) v
u (t t, x vt) v
x vt
x
x vt
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2. 电力线路行波基本概念
线路上任一点的电压和电流都由两部分构成，即正向 行波分量和反向行波分量。
u(x,t) u (x,t) u (x,t)
i(
x,
t
ຫໍສະໝຸດ Baidu
)
u
(
x,
t
)
i
(
x,
t
)
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i i
( (
x, x,
t t
) )
u
(x,t) Zc u (x,t
Zc
)
2. 电力线路行波基本概念
2. 电力线路行波基本概念
分布参数概念 线路长度远远小于线路上电信号的波长：
l , vT v
f
特征：线路电压（电流）不仅随时间变化，而且随距 离变化，即
u u(x,t), i i(x,t)
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2. 电力线路行波基本概念
L0，R0，C0和G0分别表示导线单位长度上的电感、电阻、对地电容和电导。 当不计R0和G0的影响时，称为无损导线。
行波传播过程可以利用行波网格图来描述。
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2. 电力线路行波基本概念
三相线路各相之间存在着电磁耦合，每一相的行波传 播过程是不独立的。一般通过相模变换将三相行波分 解为线模和地模（零模）两种独立的行波模量来分析。
器变换误差、三相不对称等因素的影响，测距 误差较大； 2）不适合直流线路、串补线路、T接线路、架 空线－电缆混合线路等特殊线路。
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1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
20世纪80年代——，采用现代微电子技术、现代数字信号处理技术和现代通信技 术测量暂态行波的到达时刻和传播时间。
基于行波技术的电力线路 在线故障测距
内容
电力线路故障测距技术发展概况 电力线路行波基本概念 电力线路暂态行波的产生机理 现代行波故障测距基本原理 现代行波故障测距关键技术 XC系列行波故障测距系统及其典型应用 现代行波故障测距组网方案 新一代行波故障分析主站（TAS2200）
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1. 电力线路故障测距技术发展概况
－ 中国电科院行波测距系统。电流耦合方式，2000年投运，D型 原理。
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1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
山东科汇公司行波测距装置经历了三代。
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第1代：1995
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
山东科汇公司行波测距装置经历了三代。
8
第2代：2000
（1）早期行波故障测距技术
20世纪（50～60）年代 基本原理
利用电压行波在故障点与母线之间的传播时间计算故障距离。 实现方法
利用电子计数器或者阴极射线示波器测量暂态行波的到达时刻 和传播时间。分为A、B、C、D等4种基本型式。 存在问题 1）对行波现象的认识不充分； 2）采用专用高频信号耦合设备，价格昂贵； 3）信号记录与处理手段有限； 4）装置构成复杂，可靠性差。
经历了三个发展阶段。 1） 20世纪80年代：理论研究。提出基于A型原理的行波相关法、求导数法（行波
距离保护）。 2） 20世纪90年代：应用研究。装置研制和小批量推广应用。实现了A、D、E型原
理，并提出匹配滤波器、第2个反向行波浪涌识别、最大似然估计和小波变换模 极大值等测距算法。 3）2000年——：大批量推广应用。 －实现了A、D、F、E型原理； －提出了测距式行波距离保护原理，从而将A型行波测距与超高速继电保护融为 一体。 －行波测距系统组网
2. 电力线路行波基本概念
行波具有运动属性
u (t)
u (t,0) u (t, L)
L
v
t
0
线路首端和末端的前行波波形图
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2. 电力线路行波基本概念
行波浪涌到达线路上波阻抗不连续点（如母 线、故障点等）时将同时产生反射和透射现象， 相应反射波和透射波的性质与该点的网络结构 有关。
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2. 电力线路行波基本概念
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
山东科汇公司行波测距装置经历了三代。
1）不间断采集； 2）参数在线设置：
－采样频率 －采样时间长度 －采样通道数 －触发方式
9
第3代：2008
内容
电力线路故障测距技术发展概况 电力线路行波基本概念 电力线路暂态行波的产生机理 现代行波故障测距基本原理 现代行波故障测距关键技术 XC系列行波故障测距系统及其典型应用 现代行波故障测距组网方案 新一代行波故障分析主站（TAS2200）
10
2. 电力线路行波基本概念
波在介质中传播时不断向前推进，故称行波。 电力线路上的行波是指沿线路传播的电压、电流波。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（反行波）。行波分为稳态行波和暂态 行波。 稳态行波是指系统正常运行时沿线路传播的行波，它是由系统的 电源产生的。电能的传输和交换是通过稳态行波的传播来实现的。 暂态行波是指系统运行过程中突然出现，而后又逐渐消失的行波， 它是由系统的扰动，如短路、断线、开关操作、雷击及雷电感应 等引起的。 为了分析电力线路行波现象，必须采用分布参数模型。
5
1. 电力线路故障测距技术发展概况
（3）现代行波故障测距技术
几种典型的现代行波故障测距系统
－ Hathaway行波测距系统。电流耦合方式，1992年投运，A 、D、 E三种原理。
－ B. C. Hydro行波测距系统。电压耦合方式，1993年投运。D型 原理，无波形记录功能。
－ 山东科汇行波测距系统。电流耦合方式，1995年投运XC-11， A、D、E三种原理。2000年投运XC-2000，A 、D、F、E四种原 理。
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1. 电力线路故障测距技术发展概况
（2）利用工频相量的故障测距技术 20世纪70年代—— 基本原理
利用测量点电压和电流之间的相量关系估 算故障距离，具体分为单端相量法和双端相量 法两大类。 应用：微机保护装置、故障录波装置。
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1. 电力线路故障测距技术发展概况
（2）利用工频相量的故障测距技术 存在问题： 1）受过渡电阻（单端法）、非周期分量、互感
线路上任一点的正向电压行波分量和反向电压 行波分量可以表示为：
u (t,
x)
1 2
[u(t,
x)
Zc
i(t,
x)]
u
(t,
x)
1 2
[u(t,
x)
Zc
i(t,
x)]
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2. 电力线路行波基本概念
行波具有运动属性
u (t, x) v
u (t t, x vt) v
x vt
x
x vt
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2. 电力线路行波基本概念
线路上任一点的电压和电流都由两部分构成，即正向 行波分量和反向行波分量。
u(x,t) u (x,t) u (x,t)
i(
x,
t
ຫໍສະໝຸດ Baidu
)
u
(
x,
t
)
i
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x,
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)
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i i
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x, x,
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2. 电力线路行波基本概念