直流接地极线路组合行波故障测距方法
电缆故障测距方法.
电缆故障测距方法 在线测距方法 故障定位技术的发展主要经历了三个阶段：模拟式定位技术、单端数字式定位技术、双端定位技术。早期的故障定位装置是机电式或静态电子仪器构成的模拟式装置。后期的故障录波器是以光电转化为原理、以胶片为记录载体、根据故障录波仪记录的电信号来粗略估计故障点位置。测试技术的出现以及计算机技术和通信技术都加速了故障定位技术的发展。这个阶段出现了许多利用计算机进行故障定位的方法，其特点是采用单端信息，应用计算机的超强运算能力对各自算法进行修正，求得故障距离。有些算法已应用到实际故障定位装置中，不足之处是无法克服故障电阻对故障定位精度的影响。 其中，单端阻抗法只用到线路一侧的电压、电流测量值，由于其理论上无法克服过渡电阻的影响，需要在测距算法中做一定的假设，所以其测量精度在很多情况下难以保证，但是有着造价低，不受通信因数的限制的优点，在实际应用中有着一定的应用需求。单纯依靠单端信息不能有效地消除因素包括：负荷电流；系统运行阻抗；故障点过渡电阻，这自然影响到测距的精度。 单端行波法 是基于单端信息量的一种测距方法，其中单端行波测距的关键是准确求出行波第一次到达监测端与其从故障点反射回到监测端的时间差，并包括故障行波分量的提取。常用的行波单端故障定位算法有求导数法、相关法、匹配滤波器法和主频率法。由于行波在特征阻抗变化处的折反射情况比较复杂(如行波到达故障点后会发生反射也会通过故障点折射到对侧母线上去)，非故障线路不是“无限长”，由测量点折射过去的行波分量经一定时间后，又会从测量点折射回故障线路等，使行波分析和利用单端行波精确故障定位有较大困难。 双端行波测距 是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，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。双端行波法的关键是准确记录下电流或电压行波到达线路两端的时间，误差应在几微秒以内，以保证故障定位误差在几百米内，行波在线路上的传播速度近似为300m/μs，1μs 时间误差对应约150m 的测距误差。双端信号要求严格的同步，随着GPS对民用开放，使得双端故障定位法迅速发展。这种定位方法的定位精度高，已成为近几年来故障定位方法研究的热点。 电缆故障定位技术经过国内外专家学者几十年的共同努力，已取得了
直供线路故障测距修正方法
直供线路故障测距修正说明 1.测距原理 直供测距定值说明： 表测距定值表(针对直供线路有效) 注意单位电抗和总电抗都是二次换算值. 测距分段数：测距时将此馈线根据不同的电抗区段分成的测距分段的个数。 单位电抗：在此分段内接触网的单位电抗值,为二次值，x2=x1*K U/K I，单位Ω/Km. 总电抗：保护安装处到此分段末端的总电抗,为二次值,单位Ω。 距离：保护安装处到此分段末端的总距离,单位Km。 以4段分段的故标定值设置举例如下: 变电所 供电线区间线路站场区间线路 设馈线压互变比27.5/0.1，流互变比800/5, 供电线单位电抗0.65Ω/Km，接触网线路单位电抗0.42Ω/Km,站场单位电抗0.2Ω/Km，L1=1Km，L2=10Km，L3=12Km，L4=25Km。则故障测距定值设置如下：
2.测距修正方法 具备原始测距整定数据,现场保护动作数据,实际短路位置数据等相关参数 主要有:整定数据:N,x1,X1,L1,x2,X2,L2,……. 动作数据: Xs,Lj 所在段K, 实际故障距离Ls 设修正后的测距定值:N,x1’,X1’,L1,x2’,X2’,L2,……. 3.计算原理 1)第一段内故障,测距定值修正方法: X1’=L1/Ls*X1 x1’=X1’/L1,其他段根据此参数重新计算 2)第二段内故障,测距定值修正方法: X2’=X1+(L2-L1)*(X-X1)/(Ls-L1) x2’=(X2’-X1)/(L2-L1),后续分段根据此参数重新计算 3)第I段(I≠1) XI’=X I-1+(L I-L I-1)*(X-X I-1)/(L S-L I-1) x i’=(X I’-X I-1)/(L I-L I-1), 后续分段根据此参数重新计算 4.验算为保证正确性,最好按照计算结果划出线性分段图,将故障时的Xs通过坐标及计算,检验是否对应结果为Ls.
电力系统输电线路故障测距研究方法
电力系统输电线路故障测距方法研究 摘要：本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。 其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计 的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达s 1的统一时标,从而可实现高精度的双端行波法测距。 为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过分析研究，其结果说 明本系统的实验方案确实可行。理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。 关键词：输电线路；故障测距；电力系统；行波；全球定位系统(GPS) Research about the measure of fault
location in power system transmission line Abstract：The development and general situation of the research in this field in China and in other countries is introduced in this paper. All the existing algorithms can be classified into 4 main methods those are traveling wave location, impedance location, fault analysis location and Intelligence location .Then the principle and application condition of each algorithm are presented and discussed. Based on the analysis and comparison of each algorithm, the corresponding merits and application limitation are concluded. In this article, a new design scheme of the fault locator for HV transmission lines is presented. By using high-speed data acquisitioning unit designed specially to capture traveling waves of transient current, using Global Positioning System (GPS) to supply high precise time tagging for both ends and using wavelet transform theories to identify the head of the traveling waves, the fault locator can realize high precise double-ended traveling waves location. At the same time, using two-terminal voltages and currents sampled by the medium-speed sampling and processing unit synchronized by the Pulse Per Second (1PPS) of GPS, can realize accurate double ended steady state location. In order to verifying the feasibility of the fault location method, which is presented in this thesis, the experiment is performed based on the locale condition. The result shows that the experimental scheme of this thesis is feasible. The analysis and simulation results indicate that the studies in this dissertation can improve the accuracy, reliability and adaptability of traveling wave fault location. Keywords: power transmission line; Traveling wave; power system；Global Positioning System (GPS) ；fault location 第1章绪论
行波法在配电网故障测距中的应用
中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊 配电网与电力用户相联,所处的地理环境复杂,线路 分支多,接地电阻和分布电容比较大,故障定位困难,一 直被认为是个难点。近年来,行波法日趋成熟,其优越性 越来越受到电力行业的重视。尤其是C型行波法,在故障 后可以重复测距判断,很大程度上保证了测量精度,在配 电网故障测距中有较大的优势。 行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及检测端 (母线之间往返一趟的时间或利用故障点行波到达线路两 端的时间差来计算故障距离,一般分为A、B、C、E 4种。[1-3] 本文通过分析行波反射和折射原理,介绍了这几种行波测距 方法的原理和特点。最后通过对10kV多分支配电线路单相 接地故障进行仿真分析,验证了C型行波法在配电网故障 测距中的可行性。 一、行波反射与折射原理 行波在线路上传播时,遇到波阻抗不连续点(如故障点
会发生反射与折射。[4-6]反射和折射是行波的重要特性,其中,反射波是用来实现故障测距的重要依据。 如图1所示,行波U i(入射波沿波阻抗为Z 1 的线路 传播,到达O点,波阻抗由Z 1 变为Z 2 ,发生反射和折射; 一部分行波U r(反射波沿Z 1 线路返回,另一部分行波U j(透 射波沿Z 2 线路继续传播。O点的反射系数可以用反射电 压(电流与入射电压(电流之比来表示,电压反射系数为: (1 反射系数大小相等,符号相反。
行波法在配电网故障测距中的应用 徐汝俊* 严凤 (华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定 071003 摘要:行波法故障测距不受系统参数、运行方式、线路不对称性及互感器变化误差等因素的影响,构成简单、容易实现。该方法通过检测行波在故障点及检测端之间往返一次的时间或利用故障点行波到达线路两端的时间差来计算故障距离,具有测距速度快、精度高的优点。本文介绍了A、B、C、E这4种行波测距方法的原理及其各自的优缺点。通过对10kV多分支配电线路单相接地故障进行仿真,比较正常线路和故障线路波形,找到了第一个波形畸变点并以此来确定故障距离。结果表明测距精度满足实际要求,从而验证了C型行波法在配电网故障测距中的可行性。 关键词:配电网;行波法;反射波;测距;仿真 *作者简介:徐汝俊,男,华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生。 (2 当线路出现开路点或行波运动到线路的开路终端时, 相当于z 2 →8,有反射系数K u=1,K i =-1。线路中短路点 相当于z
浅谈电流行波测距的实践应用
浅谈电流行波测距的实践应用 发表时间：2017-11-17T10:12:37.387Z 来源：《电力设备》2017年第20期作者：李青宁进荣 [导读] 摘要：针对广西玉林网区220kV输电网络中地形复杂、故障类型多样、测距精度不高、巡线困难、难以及时准确定位故障点的情况，通过对已投入运行一年多的SDL-7002电流行波测距装置获取的暂态录波故障数据进行分析，熟悉电流行波测距的原理及特点。 （广西电网有限责任公司玉林供电局广西玉林 537000） 摘要：针对广西玉林网区220kV输电网络中地形复杂、故障类型多样、测距精度不高、巡线困难、难以及时准确定位故障点的情况，通过对已投入运行一年多的SDL-7002电流行波测距装置获取的暂态录波故障数据进行分析，熟悉电流行波测距的原理及特点。装置现场实际运行结果表明，利用电流行波测距原理对故障线路的故障点进行定位的方式，测距精度高、故障点定位准确。 关键词：电流行波；巡线；暂态 0引言 输电线路的故障类型主要分为两类，即瞬时性故障和永久性故障[1]。瞬时性故障占绝大多数，通过重合闸可快速恢复供电，但故障点往往是薄弱点，须尽快找到并加以处理，以避免二次故障危及电力系统的安全稳定运行；对于永久性故障，则须尽快查明故障线路定位故障点并及时排除，故障排除时间的长短直接影响到供电系统的可靠性和系统的安全稳定运行，排除时间越长，停电损失越大，对整个电力系统安全稳定运行的冲击也越大。 1行波测距原理 输电线路故障时故障点会产生向线路两端传播的行波，包括电压行波和电流行波。暂态行波所涵盖的频带很宽，从几百赫兹到几百千赫兹。为了在二次侧装置上很好的观察到线路上的暂态行波信号，要求电压和电流信号的变换回路要有足够快的响应速度。常规的电容式电压互感器截止频率较低，不能真实地传变高频行波信号；而现场电压暂态信号的获取可以通过将一个电感线圈串入CVT的接地导线中来抽取线路电压暂态信号，或者采用专门研制的行波传感器来耦合线路侧CVT接地导线上的电流暂态信号，从而间接的反映线路电压暂态信号[4-5]。分析表明，直接采集电流互感器二次侧的电流信号比通过各种耦合设备采集电压或者电流暂态信号更具有优越性。 电力线路发生故障时，由于故障点电压的突变，在线路上将出现电弧暂态行波过程，故障暂态行波过程可以利用叠加原理来分析。根据叠加原理，在故障瞬间，相当于在故障点突然附加一个与故障前电压大小相等、方向相反的虚拟电源，如图2-1所示。故障暂态行波过程的波源就是此突然并与故障点的附加电压源。该附加电压源产生的初始行波浪涌将以接近光速的速度向两个方向传播，并在故障点和系统中，在其他波阻抗不连续的点之间来回反射和折射，直到进入稳态[6]。 图2-1 初始行波产生示意图 2 测距系统的硬件实现要求 输电线路行波故障测距法早期利用电子计数器或者阴极射线示波器来测量暂态行波的到达时刻和传播时间。随着现代微电子技术在行波测距系统中的应用，使得对电压和电流暂态信号的高速采集和大容量存储成为可能；GPS技术在电力系统中的应用为测距系统提供了可用的时钟源基础；现代通信技术的应用为现代行波测距系统提供了通信保障；DSP技术的应用则促进了各种实时高性能行波故障测距算法的发展。 3现场测距案例 2014年7月11日14时12分10秒，220kV雄陆线发生C相单相接地故障，装设在陆川站和雄鹰站的电流行波测距装置成功测得故障点距离陆川站17.482km（实际位于17.662km），距离雄鹰站10.638km（实际为10.458km），双端测距误差为0.18km； 本文以雄陆线发生的故障数据为例，对SDL-7002采集到的电流行波数据进行故障点分析。双端测距中只需利用其两侧的首波头进行双端测距，无须对后续的反射波等干扰叠加后的波形进行分析。 根据录波文件中的绝对时间，计算得到双端测距结果为距陆川站17.482km（实际17.662km），距雄鹰站10.638km（实际10.458km），双端测距误差为0.18km。 综上所述，双端测距由于不考虑后续故障点的反射波、对端及相邻线路母线的反射波等因素的影响，只对故障点产生的首波头进行数据的分析和测距，因而测距分析相对简单。而对于单端测距来说，由于故障点位置、现场接线方式以及故障类型等的不同，单端波形差异性很大，无法保证现场测距的实用性和可靠性，在现场实际应用中单端测距方法往往作为双端测距的补充方法使用。 4结论 基于电流行波测距原理的行波测距方法具有不需要额外附加耦合设备、不受互感器截至频率影响等特点，测距速度快，现场操作方便，易于实现。通过对现场装设的SDL-7002电流行波测距装置在实际运行中的录波数据的分析表明，电流行波测距可靠性高、故障点定位准确。在电流行波测距算法中，双端测距算法不受现场接线方式、不考虑后续反射波等的影响，测距准确，而单端测距方法容易受故障类型、现场接线方式等因素的影响，实际运行中单端测距常作为双端测距的补充加以使用。 参考文献： [1]何骏.基于B/S模式的行波测距系统在地区电网中的应用[D]，山东大学硕士学位论文，2009. [2]吴刚，林湘宁.通用行波测距修正方法[J]，中国电机工程学报.2011，31（34）：142-149.术.2010，34（1）：203-207. [3]郑州，吕艳萍，王杰，吴凡.基于小波变换的双端行波测距新方法[J]，电网技术.2010，34（1）：203-207.
输电线路行波故障测距技术的发展与应用
输电线路行波故障测距技术的发展与应用 发表时间：2018-03-13T16:20:56.700Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：常文杰 [导读] 摘要：伴随我国现代化建设的初步完成与城市化水平的不断提升，对于电力的需求也在不断的增长，然而较早的供配电系统常因安全性、供电质量等出现各种不间断的故障，怎样才能利用一些新技术 （国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐 830001） 摘要：伴随我国现代化建设的初步完成与城市化水平的不断提升，对于电力的需求也在不断的增长，然而较早的供配电系统常因安全性、供电质量等出现各种不间断的故障，怎样才能利用一些新技术，更快速、更准确的将这些故障及时诊断出来，并为维护与检修提供充足的时间，并使电力恢复更为及时，是当下应该考虑的重要问题；另一方面，我国在火力发电、水力发电以及新的生物能源发电方面，有了长足的累积，尤其是随着三峡工程、南水北调工程等这些重大项目的完成，更是为发电企业提供了一股新的动力；加之配套性的电网改造也成功的实现了电网的升级与优化，向智能化、自动化、一体化方面又迈进了重要的一步。 关键词：故障测距；行波；行波故障测距装置 引言 随着我国电力行业的不断发展，为保证电力系统安全可靠性，我们国家对电力系统提出了更高的标准要求。为保证可靠供电，降低停电损失，在输电线路发生故障时，要求对电力系统输电线路故障进行快速准确的定位。早期的故障测距方法可以分为阻抗法、故障分析法、行波法等3种。其中，阻抗法和故障分析法受故障点过渡电阻等因素影响，有比较大的测距误差，不但达不到运行要求，而且适用性不高。而行波法测距主要是通过采集故障电压或电流的波形，标定行波到达时刻来进行测距。运用行波法的原理进行测距，其精度比较高，也有广泛的适用性，故而大量应用在电力系统中进行测距。本文通过对国内外行波测距关键技术、改进算法、实际装置的调研，对行波测距关键技术的发展、算法的改进和实际中应用的装置进行了总结，对行波测距技术的未来发展提出了展望。 1行波测距技术原理、特征 （1）行波的发现有赖于研究者对输电线路故障点在附加电源作用的影响分析，行波主要是指输电线路在此情况下，线路上出现与光速传播较接近的电压、电流行波；从原理的角度来看，行波理论主要是以行波为载体，分析故障点、测量点之间传播的时间差，利用它计算或测量出故障距离，对其加以定位。（2）行波测距方法表现为4大类型，分别为单端测距、雷达测距、脉冲信号测距、双端测距。（3）与基于工频量的故障测距技术比较，行波测距技术与行波测距特征表明了自身的最大优势，目前来看，集中表现在不受故障点过渡电阻、线路结构等因素的阻碍，另外，如同概述所言，它在测量方面测距精度非常高，适用范围也相当广泛；而且由于在行波理论流行的现在，小波变换理论、数学形态理论也在不断发展，对于各种交叉性质的理论研究，在未来的突破可能性极大，所以行波测距技术的可发展空间还非常广阔，也表明了它的研究需要不断加强，从而向着完善化的方向不断推进。 2行波测距的关键技术 2.1行波信号的提取 暂态行波所覆盖的频带很宽，信号的提取可由电压或电流互感器完成。高压输电线路普遍采用的电容分压式电压互感器CVT （capacitivevoltagetransformer），截止频率低，传变高频电压信号会带来衰减和相移，因此很少使用。常规的电流互感器可以传变100kHz以上的电流暂态分量，能够满足行波测距的要求，在实际应用中常用电流互感器提取行波信号。同时，对于新建变电站使用的电子式电流互感器ECT（electroniccurrenttransformer），文献提出了相应的行波信号提取方法。 2.2行波信号的采集与时间同步 行波传播波速接近光速，1μs的采样误差将带来约±150m的测距误差。因此对行波信号的采样频率要求在1MHz及以上，使用双端原理时，线路两侧必须配置高精度和高稳定度的实时时钟。随着微电子技术的高速发展，实现高速数据采集和处理己非难事，现有的A/D转换芯片转换频率完全可以满足，并且GPS接收模块的电力系统同步时钟装置可以实现1μs时间同步以满足测距要求，为实现准确的TWFL奠定了所需的硬件基础。在实际应用中，由于GPS接收模块存在输出信号不稳定、卫星失锁、时钟跳变、信号干扰等原因导致的同步时钟信号失步的问题，因此必须附加高稳定度守时钟，并且需要消除偏差超过某一限定范围的时间同步信号，从而提高双端原理的测距精度。 2.3行波信号达到时间的标定 行波信号到达时间的标定和波速的确定是行波法最关键的技术，时间与波速相互对应，必须同时讨论才有意义。判定检测到的行波波头频率，然后根据线路参数的频率特性计算出行波在该频率下的传播速度，以此用于测距是最为准确的。求取暂态行波信号的一阶或二阶导数，并与设定的门槛值进行比较来判断行波信号是否到达，此方法对噪声比较敏感，当故障距离较短，行波中高频分量明显时，其效果较好。相关法和匹配滤波器法是以首次到达母线的行波信号为参考，利用从故障点反射回母线的行波信号与参考信号的反极性相似性，根据互相关函数的最大值判定反射波达到时间，进而求出故障位置的方法，但其测距结果受母线端所连接的输电线数目等因素影响，行波在传播过程中的波形畸变会降低算法的可靠性。中的主频率法是一种频域分析方法，该方法从较长的时间段来考察行波频率范围，由行波中频谱最强的分量决定行波到达时间，然后求解故障距离，其缺点是所求行波主频往往较低，定位精度会受到影响。小波分析方法利用小波变换在时频域内都具有局部化特性，对信号进行局部化分析，可有效提取故障行波特征，得到信号中的奇异点，小波分量的模极大值出现时间即为电流行波脉冲的到达时刻，并且通过得到信号被分析频带的中心频率和模极大值对应时间能同时解决行波到达时间和传播速度的选取问题，在实际设备中也有广泛的应用。 3行波故障测距系统应用实例 当系统中任一被监视信号超过预设值，高速采集单元启动，发出触发信号，标定当前时间，激活CPU中的采集控制定时电路，经过大约几毫秒时间，高速采集单元终止工作从而向CPU发外部中断信号。CPU在中断服务程序中获取到这次触发的时间信息后释放高精度时钟，并处理触发的暂态数据，判断是否为有效触发。如果有效，设置启动标志。在主循环程序中，系统进入故障处理程序的前提是CPU能够获取到启动标志，数据存储过程也是在处理程序中进行，从而形成启动报告，通过串口发出上报信号。
新型继电保护与故障测距原理与技术
新型继电保护与故障测距原理与技术 摘要：近年来，我国电力行业取得了较快的发展，但电力故障也时有发生，对电力系统正常的运行带来较大影响。目前，运用继电保护技术来对电力系统故障和运行异常进行诊断，或采取相应保护措施来保护电力系统是比较好的办法，确保电力系统运行的安全性和可靠性。文章从继电保护系统的原理、作用和特点入手，对继电保护系统运行中的常见故障进行了分析，并进一步对继电保护系统运行中常见故障的处理办法进行了具体的阐述。 关键词：继电保护；故障测距原理；技术 电力生产发展的需要和新技术的陆续出现是电力系统继电保护原理和技术发展的源泉。继电保护工作者总是在不断地根据需要和可能,对已有的继电保护装置进行改进和完善,同时努力探求实现继电保护的新原理,开发新型的继电保护装置。计算机的应用为此创造了前所未有的良机[1]。 1.继电保护系统的原理、作用和特点 高压电力系统继电保护技术的原理是电气测量器件对被保护对象实时检测其有关电气量(电流、电压、功率、频率等)的大小、性质、输出的逻辑状态、顺序或它们的组合，还有检测其他的物理量(如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高等)作为继电保护装置的输入信号，通过逻辑运算与给定的整定值进行比较，然后给出一组逻辑信号来判断相应的保护是否应该启动，并将有关命令传给执行机构，由执行机构完成保护的工作任务(跳闸或发出报警信号等)。高压电力系统继电保护技术的作用是专业对电力系统的正常运行工况进行监测显示，对异常工况进行及时的故障报警、故障诊断或快速切断异常线路(或设备等)的电力，进而为用户的正常生产、生活用电提供保证。高压电力系统继电保护技术的特点是：①可靠性：继电保护装置有非常好的可靠性，不误动不拒动等；②选择性：正确选择故障部位，保护动作执行时仅将故障部位从电力系统中切除，保证无故障部分继续正常安全运行；③速动性：快速反应及时切除故障[2]。 2.继电保护故障测距原理及技术 直流输电线路发生故障后，精确定位故障点，对于及时排除故障以及防止故障的再次发生具有重要意义。目前，直流输电系统中普遍采用行波测距原理进行故障定位。根据所采的用电气量来源不同，行波测距包括单端行波测距和双端行波测距两种类型。单端行波测距检测整流站/逆变站的故障行波第一波头和第二波头的到达时刻，计算两次波头到达的时间差并与行波波速相乘得到测距结果；双端行波测距检测整流站和逆变站的故障行波第一波头到达时刻，计算两端换流站故障行波到达时间差并与行波波速相乘得到测距结果。从行波测距的原理来看，影响测距精度的直接因素包括行波波头检测和行波波速选择两个方面。 2.1行波波头检测 行波波头检测的一种思路是设定动作门槛，当测距装置采样数据大于该动作门槛时认为故障行波到达。为了避开脉冲噪声等因素的影响，动作门槛值一般要求较高。实际的故障行波到达时刻为行波由零开始增大的时刻，测距装置的动作门槛越高，检测到的行波到达时刻与实际行波到达时刻之间的误差也越大。因此，这一方法不可避免地存在可靠性与精确度的矛盾问题。行波波头检测的另外一种思路是采用基于小波理论的波头检测方法。小波变换的奇异性理论指出，当信号在奇异点处的奇异性指数为正时，小波系数的模极大值随变换尺度的增大逐渐增大；当信号在奇异点处的Lipschitz指数为负时，小波系数的模极大值随变换尺度的增大很快衰减；当信号在奇异点处的Lipschitz为0时，小波系数的模极大值不随变换尺度的改变而改变。通过综合分析不同变换尺度下的小波系数模极大值的变化情况，可准确区分噪声与故障行波波头，避免了设立动作门槛,可较大地提高行波波头检测的准确度。然而，采用小波方法进行行波波头检测时，如何从众多类型的小波基中选取一种合适的小波基一直缺乏清晰明确的理结论，只能够在大量仿真的基础上结合工程经验选取，这无疑增加了行波波头检测精度的不确定性[3]。 此外，行波波头的检测方法还有互相关函数法、数学形态学法等。互相关函数法需要构
电力电缆的故障测距与定点方法探讨
电力电缆的故障测距与定点方法探讨 摘要：电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行。因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。文章分析了电力电缆故障的原因及分类，探讨了电力电缆的故障测距与定点方法，并对电力电缆故障在线监测的发展进行了探讨。 关键词：电力电缆；故障测距；故障定点；在线监测；脉冲 随着我国经济建设的高速发展，我国的城市电网改造工作大力地开展。由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。然而，与架空输电线路相比，虽然电力电缆的上述优点却为后期电缆的维护工作特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其电缆长度相对较短、线路故障不可观测性等特点都决定了电缆线路要求有更精确的故障测距方法。另一方面，电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果。因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。 一、电力电缆故障原因及类型 （一）电力电缆故障原因 随着电缆数量的增多及运行时间的延长，由于电缆绝缘老化特性等因素，故障发生概率大大增加。电缆故障点的查找与测量是通讯和电力供应畅通的有力保障，但是因为电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性，使电缆故障的查找非常困难。尤其是在狂风、暴雨等恶劣天气中，给故障的查找、维修带来了很大不便。了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。 电缆发生故障的原因是多方面的，常见的几种主要原因包括： 1．机械损伤。主要由于电缆安装敷设时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。 2．绝缘老化变质。主要是由于电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热，从而使绝缘炭化。 3．化学腐蚀。电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀。 4．设计和制作工艺不良。拙劣的技工、拙劣的接头，电场分布设计不周密，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆往往都是形成电缆故障的重要原因。 5．过电压。过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。 （二）电力电缆故障类型 根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为低阻、高阻、开路与闪络性故障。
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。 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
电力系统故障测距
1、前言 高压输电线路的故障极大威胁了电力系统的安全、可靠运行。高压输电网发生故障后,需要及时巡线以查找故障点,以便及时消除缺陷恢复供电。故障点的准确定位,可以使巡线人员直接找到故障点并处理,从而大大减轻巡线负担,这就可以加速线路故障的排除,做到尽量快速供电,将损失减小到最小。 2、输电线路的故障分类 2.1瞬时故障 这种故障能成功重合闸,不会造成绝缘的致命损害。鸟类以及其它物体的短时的导体之间或导体对地接触也会引起这类故障。 2.2永久故障 它是指导体之间以及包括一个或多个导体对地的短路故障,此类故障发生时,不可能重合闸,多由机械外力造成。 2.3绝缘击穿 由于冰雪、老化、污秽以及瞬时过电压闪络破坏等原因,使得线路某一点绝缘降低,在正常运行电压下绝缘击穿而造成短路,重合闸不成功。此类故障在低电压时不出现故障状态。在故障切除后, 它们大多没有肉眼能 看见的明显的破坏痕迹。 3、故障测距方法的分类 现有的故障测距方法按原理来分,基本上可以分为三大类:阻抗法,行波法,故障分析法。 3.1阻抗法 阻抗法是根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗,其前提是忽略线路的分布电容和漏电导。由于线路长度和阻抗成正比,因此便可以求出由测距点到故障点的距离。 阻抗法的优点是比较简单可靠。但大多数阻抗法存在着精度问题。它们的误差主要来源于算法本身的假设,测距精度深受故障点的过渡电阻的影响,只有当故障点的过渡电阻为零时,故障点的距离才能够比较准确的计算出来。而且由于实际系统中线路不完全对称以及测量端对侧系统阻抗值的不可知等因素的影响,测距误差往往远大于某些故障测距产品在理想条件下给出的误差标准。 为此,中外学者做了许多研究工作,在提高阻抗法的精度方面进行了不懈的努力,先后提出了解微分方程法和一些基于工频基波量的的测距算法, 如零序电流相位修正法、零序电流迭代法和解二次方程法等等。但迭代法有时候可能会出现收敛于伪根或难于收敛、甚至于不收敛的情况; 解二次方程法则可能会出现伪根,所以阻抗法的主要问题仍然是测距精度。 3.2行波法 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。
线路故障测距方法
输电线路故障测距的主要方法分为三类：阻抗法、行波法和故障录波分析法。 阻抗法 阻抗法建立在工频电气量的基础上，通过建立电压平衡方程，利用数值分析方法求解得到故障点和测量点之间的电抗，由此可以推出故障的大致位置。根据所使用电气 量的不同，阻抗法分为单端法和双端法两种。 对于单端法，简单来说可以归结为迭代法和解二次方程法。迭代法可能出现伪根，也有可能不收敛。解二次方程法虽然在原理和实质上都比迭代法优越，但仍然有伪根 问题。此外，在实际应用中单端阻抗法的精度不高，特别容易受到故障点过渡电阻、 对侧系统阻抗、负荷电流的影响。同时由于在计算过程中，算法往往是建立在一个或 者几个假设的基础之上，而这些假设常常与实际情况不一致，所以单端阻抗法存在无 法消除的原理性误差。但单端法也有其显著优点：原理简单、易于实用、设备投入低、不需要额外的通讯设备。 双端法利用线路两端的电气信息量进行故障测距，以从原理上消除过渡电阻的影响。通常双端法可以利用线路两端电流或两端电流、一端电压进行测距，也可以利用两端 电压和电流进行故障测距。理论上双端法不受故障类型和故障点过渡电阻的影响，有 其优越性。特别是近年来GPS设备和光纤设备的使用，为双端阻抗法的发展提供了技术上的保障。 双端法的缺点在于：计算量大、设备投资大、需要额外的同步和通讯设备。 行波法 行波法利用的原理是当输电线路发生故障时，将会产生向线路两端以接近光速传播的电流和电压行波。通过分析故障行波包含的故障点信息，就可以计算出故障发生的 位置。 故障录波分析法 故障录波分析法利用故障时记录得到的各种电气量，事后由技术人员进行综合分析，得到故障位置。随着计算机技术和人工智能技术的发展，故障录波分析法可以通过自 动化设备快速完成。但该方法会受到系统阻抗和故障点过渡阻抗的影响，而导致故障 测距精度的下降。
智能电网行波故障测距系统的应用方法探讨
智能电网行波故障测距系统的应用方法探讨 故障测距系统的构成部分主要有两种，第一种为终端装置，第二种为主站。随着电力电子技术的快速发展，在电网建设中也融入了智能化技术，基于智能电网的构建也相应的产生了智能变电站，在变电站内部的故障测距系统终端装置中使用了不同的采样方式，并利用不同的装置解决了以往的通讯问题。本文分析了智能电网和传统故障测距系统之间存在的差异，探讨了在测距主站中如何保障测距系统可靠运行的有效措施，并提出了可以对故障进行智能化分析的系统，提高了电网故障的诊断效率。 标签：智能电网;行波故障;测距系统;应用方法 行波故障测距系统是使用极其广泛的一种系统，和传统的阻抗测距法相比，具有准确度高、可靠性高的优势，特别是在辽宁等地区已然形成了完善的测距系统。智能电网建设速度的不断提高，使得智能电网的规划和建设范围都有所扩大，因此为了保证稳定供电和人们生活的正常运行，就必须要在电力系统发生故障之后，在最短时间内完成供电恢复。在这种情况下传统的测距方法体现了极大的劣势，必须要根据智能电网的特点设计符合实际故障检测需求的测距系统。 一、传统测距系统存在问题 第一，传统的测距方法在信号接入方式方面存在着落后的现象。目前很多变电站内的测距终端装置无法和电子式的互感器信号相匹配，导致二者无法进行连接[1]。并且在采样的过程中需要把信号电缆放置于控制室的内部，才能够开展集中式采样工作，降低了采样的效率，也无法满足智能化变电站对技术的要求。第二，无法完成高效的信息共享。在传统的测距系统中会通过各种协议将测距结果上传，但是测距系统的录波数据无法向其他不同的装置或者系统进行数据传输，相应的也无法从其他装置中或者系统中获取数据。第三，没有对电网的整体数据和信息进行有效的利用。传统的测距系统只会考虑到在输电线路左右两侧的数据，因此导致算法无法对电网整体的数据进行合理的应用，导致系统运行的可靠性受到影响，也缩小了系统的使用范围。 二、智能电网故障测距系统构成 在智能电网下故障测距系统仍然是以原有系统为基础进行构建的[2]。测距终端装置主要负责的工作内容是采集电力系统或者电网在运行过程中产生的数据，并通过设定好的方式和途径发送到相应的位置。测距主站则是负责对数据和信息进行计算和分析，并对外进行信息发布。测距主站具有就地配置的特點，但是为了减轻后期主站维修和管理的工作压力和难度会选择在远方进行测距主站的配置。如果故障测距系统均选择就地配置的时候则会将其组合后的结构统一称之为测距装置。 三、智能电网行波故障测距系统的应用
国家电网行波测距装置运行规程(试行)
安徽电网行波测距装置运行规程（试行） 安徽省电力公司 二〇〇六年九月
目录 第一章总则 第二章测距装臵及测距系统介绍 第三章参数设臵 第四章装臵运行 第五章装臵管理 附录一 XC-21行波测距装臵常见异常情况及处理 附录二 WFL-2010行波测距装臵常见异常情况及处理附录三 WFL-2010行波测距装臵主站各文件夹内容介绍附录四名词解释 附录五 WFL-2010行波测距装臵终端文件的命名规律
第一章总则 1.1行波测距装臵可以精确定位线路故障点，目前已在安徽电网广泛使用。为了加强对行波测距装臵的管理，提高行波测距装臵的运行可靠性，更好地发挥行波测距装臵的作用，现依据厂家说明书和系统运行实践总结，特制定本规程。 1.2行波测距装臵利用高频故障暂态电流（电压）的行波来间接判定故障点的距离，实现对故障点的精确定位。它可以大大减少巡线的工作量，缩短故障修复时间，提高供电可靠性。该产品适用于110kV及以上中性点直接接地系统。 1.3制定本规程的目的,旨在全省范围内统一和完善行波测距装臵技术管理标准, 同时也可作为全省各单位行波测距现场运行规程和调度运行说明的补充。 1.4本规程适用于我省电网中运行的两种型号行波测距装臵。 1.5各级调度人员、220kV电压等级的发电厂、站值长、电气班长、电气值班人员、220kV变电站值长、值班人员以及各单位继电保护专责人、专业人员均应熟悉本规程。 1.6本规程根据装臵的改动或升级，可能需要不定期地修改完善。本规程解释权属安徽电力调度通信中心。 第二章测距装臵及测距系统介绍 2.1装臵特点 我省电网目前使用两种不同型号的行波测距装臵，即中国电力科学研究院保护与自动化公司生产的WFL－2010型行波测距装臵和山
高压架空输电线路的故障测距方法 叶锡元
高压架空输电线路的故障测距方法叶锡元 发表时间：2018-12-21T10:20:33.443Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：叶锡元 [导读] 摘要：架空线路是目前电力能源供应的主要方式，随着高压架空输电线路日益增多，输电线路故障问题也频繁出现，对电力系统运行造成影响。 （广东电网有限责任公司东莞西区供电局广东东莞 523960） 摘要：架空线路是目前电力能源供应的主要方式，随着高压架空输电线路日益增多，输电线路故障问题也频繁出现，对电力系统运行造成影响。由于输电线路分布广及穿越复杂地形，容易出现故障；且当架空线路出现故障时，如逐条线路实施排查，效率低，不能对故障及时排除，容易引发一系列连锁反应。实施有效措施对故障进行快速诊断可有利于故障排除，对保障电力系统正常运行将发挥重要作用。高压架空输电线路故障测距方法的使用可快速对故障点进行诊断，有利于故障排除。 关键词：高压架空输电线路的故障测距方法 一、架空输电线路故障概况及分析 具体来讲，关于高压架空输电线路的故障类型主要包括单相、两相等短路故障。就发生频率来讲，单相短路故障的发生率约占据总故障事件的65%以上，其中，三相故障发生概率最小，约占5%左右，但该类故障一旦发生，将对整个电路系统造成严重影响，如烧毁电力元件等，故障不能及时排除，容易引起较大经济损失。关于输电线路发生故障的原因主要是绝缘子被外力等因素击穿而引起接地故障所致。除此之外，天气原因、地理因素也是常见的故障原因，如雷电、大风等引发线路及电气元件损坏而引发故障。此外，腐蚀也是线路故障发生的主要原因，实际线路保护中应引起重视。 二、架空输电线路故障测距原理及方法 对于架空输电线路，故障类型主要包括单相接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障等。长期以来，对于故障的诊断主要依靠人为巡检方式发现故障及排除。而随着微机及微处理技术的应用，一些架空线路故障测距装置的使用很大程度上解决了故障无法及时发现及排除的现状。关于故障测距，方法主要有阻抗法及行波法，具体如下。 （一）阻抗法 阻抗法主要是依据电路在故障时所测量所得的电压、电流计算故障回路阻抗，以便确定其故障位置及实施处理，其主要原理是利用线路长度与阻抗成正比的原理所得。该种测量方法原理简单、造价低及不受通行条件限制等优点，一直是各学者关注的重点。但，该种方式主要缺点在于精度不高，无法准确对故障点实施定位。而基于现有技术，如通信技术、GPS技术的应用，使得采用阻抗法实现输电线路故障测距精度的提升提供了技术保证。 （二）行波法 行波法测距主要是依据行波理论实现故障测距的方法，主要有单端算法及双端算法。如当电路发生故障后，从母线向故障点传播的行波实现折返，从而可以利用传播实现与故障距离成正比而实现测距的目的。测试原理如公式（1）所示。由于该方法测试较为准确，且可以实现对故障点的快速判断，可在实际高压架空输电线路故障测距中使用。 （1） 其中，XS为故障距离；v为波速度，Ts1为故障点初始行波到达母线时间，Ts2为故障点发射波到达母线时间。 双端行波法测距原理与单端行波法测距原理存在不同，即双端算法测距主要是依靠故障点所产生的行波第一次到达两端的时间差实现测距，测距原理见公式（2）所示： （2） 其中，XS为故障距离，v为波速度；Ts1为故障点到达母线一端的时间；Ts2为故障点到达母线另一端时间，L为线路长度。 （三）固有频率法测距 （1）固有频率法测距的基本原理 最早在1979年，Swift发现故障行波的频谱与故障距离及线路终端的结构有关，即:在一系列频率成分组成的行波频谱中，这一系列频率成分称为故障行波的固有频率，其中最低频所占的比重最大，称为行波频谱的主成分。在线路终端为理想的开路或者短路状态的情况下，行波频谱的主成分与故障距离之间有确定的函数关系。该研究局限于线路终端两种极特殊的情况下的故障定位，所以Swift的研究结论仅仅是固有频率法测距的雏形。线路终端为任意阻抗值条件下的故障距离和系统终端阻抗、行波固有频率之间的关系，使得利用行波固有频率的测距方法得到了完善。 （2）固有频率法测距的研究现状 利用固有频率法测距，无论应用场景是交流线路还是直流线路，都需要提取出精确的固有频率，目前提取行波固有频率的算法主要有傅里叶变换、多信号分类算法、小波变换，在此基础上，利用信号的时频相关性，先在频域确定行波频谱的主成分，再在该频率的邻域内确定行波信号的周期来得到更为准确的频率值。文献[43]先利用经验模态分解算法处理信号得到故障测距所需的行波成分，再在该成分中提取固有频率，减弱了频谱混叠对测距的影响。 直流输电线路的边界比较复杂，因此对终端阻抗的处理方式对测距精度有比较大的影响。将固有频率法应用于直流输电线路的故障定位中，该文献对线路终端阻抗的处理是把线路终端对高频分量而言看作是开路的，线路终端对低频分量的作用看作使其发生偏移。没有对线路终端的作用进行理论分析，而是利用神经网络的方法训练得到了测距结果。对线路终端阻抗的影响进行了量化分析，计算得到了行波主频率下的终端反射角，通过行波主频率和反射角计算出故障距离。在柔性直流输电线路中固有频率法的适应性。 三、故障测距方法比较及应用趋势分析 前面，对架空输电线路测距方法及原理进行分析。对于高压架空输电线路及现有测距技术而言，利用微分方程直接在时域中求解是最为直接的方式，这是现有高压架空电线故障测距的主要方式。（1）具体来讲，如利用电感、电容及电阻等参数，并用线路两边的电气量计算沿线电压分布而实现对故障距离的测试属于单回线时域测试法的一种。利用双同线环流网及两侧系统无关及电压为零的点而对线路两侧