中 国 海 南 中 国 科 协 004 年 学 术 年 会 电 力 分 会 场 暨 中 国 电 机 工 程 学 会 004 年 学 术 年 会 论 文 集 695 输 电 线 路 单 端 行 波 测 距 法 和 双 端 行 波 测 距 法 的 对 比 研 究 覃 剑, 葛 维 春, 邱 金 辉, 郑 心 广 (. 中 国 电 力 科 学 研 究 院, 北 京 市 海 淀 区 00085;. 辽 宁 省 电 力 有 限 公 司, 辽 宁 省 沈 阳 市 0006) STUDY ON SINGLE TERMINAL METHODS AND DOUBLE TERMINAL METHODS OF TRAVELING WAVE FAULT LOCATION IN TRANSMISSION LINE QIN Jian,GE Wei-chun,QIU Jin-hui,ZHENG Xin-guang (. ChinaElectric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 00085, China. Liaoning Electric Power Corporation, Shenyang 0006, Liaoning Province, China ) ABSTRACT: Traveling wave fault location is to determine a distance of a fault point in a transmission line using a high frequency transient current or voltage traveling wave, its methods include single terminal methods and double terminal methods. This paper introduces traveling wave principles of single terminal methods and double terminal methods, analyses roundly the main reasons which produce the error of them in practice application and compares the merit and demerit of them. The paper provides basis for accurate fault location of traveling wave methods. KEY WORDS:Fault location;transmission Line;Single terminal methods of traveling wave; double terminal methods of traveling wave 摘 要 : 行 波 测 距 是 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, 它 包 括 单 端 行 波 测 距 法 和 双 端 行 波 测 距 法 本 文 对 单 端 行 波 法 和 双 端 行 波 法 的 原 理 进 行 了 介 绍, 并 全 面 地 研 究 和 分 析 了 实 际 应 用 过 程 中 单 端 法 和 双 端 法 误 差 产 生 的 主 要 原 因, 同 时 对 单 端 法 和 双 端 法 的 优 缺 点 进 行 了 比 较, 为 实 现 行 波 法 准 确 故 障 定 位 提 供 了 依 据 关 键 词 : 故 障 测 距 ; 输 电 线 路 ; 单 端 行 波 测 距 法 ; 双 端 行 波 测 距 法 引 言 对 0kV 及 以 上 电 压 等 级 的 电 网, 当 线 路 发 生 故 障 后, 必 须 进 行 寻 线, 以 寻 找 故 障 点, 根 据 故 障 造 成 的 损 坏 程 度 判 断 线 路 能 否 继 续 运 行 还 是 须 停 电 检 修 高 压 输 电 线 路 故 障 的 准 确 定 位, 能 够 缩 短 故 障 修 复 时 间, 提 高 供 电 可 靠 性, 减 少 停 电 损 失 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, 还 是 由 于 线 路 绝 缘 子 老 化 线 路 下 树 枝 摆 动 造 成 的 故 障 等, 以 及 时 地 发 现 事 故 隐 患, 采 取 有 针 对 性 的 措 施, 避 免 事 故 再 一 次 地 发 生 因 此, 线 路 故 障 后 快 速 寻 找 故 障 点 就 成 为 保 证 电 网 安 全 稳 定 运 行 的 一 项 关 键 技 术, 也 是 长 期 以 来 困 扰 电 网 运 行 的 主 要 难 题 之 一, 输 电 线 路 精 确 故 障 定 位 具 有 重 要 意 义 行 波 测 距 法 故 障 测 距 的 任 务 就 是 当 线 路 的 某 一 点 发 生 故 障 时, 通 过 线 路 两 端 的 实 测 电 流 电 压 及 线 路 阻 抗 等 参 数 来 计 算 出 故 障 距 离 通 常 输 电 线 故 障 测 距 方 法 大 致 有 两 类 : 一 类 是 阻 抗 法, 它 是 直 接 计 算 故 障 阻 抗 或 其 百 分 比 的 算 法 ; 另 一 类 是 行 波 法, 它 是 利 用 高 频 故 障 暂 态 电 流 电 压 的 行 波 等 来 间 接 判 定 故 障 点 的 距 离 现 有 的 故 障 录 波 器 及 保 护 装 置 上 的 测 距 方 法 都 是 基 于 阻 抗 法, 由 于 原 理 上 的 缺 陷, 过 渡 电 阻 系 统 阻 抗 负 荷 电 流 等 因 素 都 对 测 距 精 度 会 有 较 大 影 响 国 家 标 准 虽 然 对 故 障 录 波 器 的 测 距 精 度 要 求 在 3%, 但 在 高 阻 接 地 等 故 障 情 况 下, 一 般 录 波 器 和 保 护 装 置 的 该 项 指 标 很 难 达 到 行 波 测 距 是 建 立 在 考 虑 输 电 线 路 的 分 布 参 数, 直 接 利 用 故 障 产 生 的 暂 态 行 波 信 号, 并 对 其 进 行 分 析 和 计 算 的 基 础 之 上 的 从 70 年 代 开 始, 电 力 系 统 开 始 了 对 行 波 技 术 的 应 用 研 究, 但 由 于 受 许 多 相 关 技 术 的 制 约, 比 如 行 波 信 号 的 获 取 方 法 精 确 定 时 问 题 数 据 处 理 方 法 等 等, 一 直 没 有 真
696 中 国 科 协 004 年 学 术 年 会 电 力 分 会 场 暨 中 国 电 机 工 程 学 会 004 年 学 术 年 会 论 文 集 中 国 海 南 正 解 决 实 际 生 产 运 行 中 的 相 关 问 题 为 : 原 先 制 约 行 波 测 距 法 应 用 的 两 个 主 要 因 素 () 由 于 故 障 发 生 时 刻 不 确 定 性 母 线 接 线 方 式 不 确 定 性 造 成 反 射 波 的 不 确 定 性, 以 及 故 障 距 离 的 变 化 导 致 行 波 主 频 率 的 不 确 定 性 等 因 素 造 成 的 故 障 分 量 的 提 取 和 计 算 算 法 上 存 在 的 问 题 由 于 初 始 行 波 到 达 母 线 后, 行 波 电 压 和 电 流 都 将 呈 现 尖 锐 变 化, 即 线 路 故 障 产 生 的 暂 态 行 波 是 一 个 突 变 的 具 有 奇 异 性 的 信 号, 因 此 无 论 是 单 纯 的 频 域 分 析 法 ( 例 如 匹 配 滤 波 器 法 和 主 频 率 法 ), 还 是 单 纯 的 时 域 分 析 法 ( 例 如 求 导 数 法 和 相 关 法 ) 都 不 能 精 确 描 述 暂 态 行 波 这 类 非 平 稳 变 化 信 号 () 如 何 精 确 确 定 故 障 行 波 的 到 达 时 间 和 行 波 传 播 速 度 的 问 题 故 障 行 波 在 输 电 线 路 上 以 不 同 模 式 传 播, 每 种 模 式 中 各 频 率 分 量 的 传 播 速 度 和 衰 减 也 不 尽 相 同, 使 行 波 在 输 电 线 上 传 播 时 产 生 色 散 [~3], 造 成 行 波 到 达 时 间 难 以 准 确 判 断 同 时, 行 波 传 播 距 离 近 时, 行 波 中 高 频 分 量 丰 富, 这 部 分 高 频 分 量 以 接 近 光 速 传 播 ; 而 行 波 传 播 距 离 较 远 时, 行 波 中 高 频 分 量 减 少, 波 头 中 相 应 高 频 分 量 会 以 相 对 较 低 速 度 传 播, 使 行 波 传 播 速 度 难 以 准 确 选 取 无 论 是 单 端 行 波 法 还 是 双 端 行 波 法, 故 障 距 离 都 主 要 由 两 个 参 数 决 定, 一 个 是 时 间 参 数 - 故 障 行 波 到 达 时 间 差, 另 一 个 是 速 度 参 数 - 故 障 行 波 传 播 速 度 原 有 行 波 测 距 法 基 本 上 都 没 有 把 由 该 方 法 所 确 定 的 行 波 到 达 时 间 与 故 障 定 位 用 行 波 传 播 速 度 很 好 地 结 合 起 来, 导 致 定 位 精 度 可 能 较 低, 而 且 可 能 受 故 障 点 位 置 故 障 电 阻 大 小 故 障 类 型 等 的 影 响 90 年 代 末, 行 波 研 究 取 得 重 大 进 展, 以 上 两 个 问 题 得 到 较 好 解 决 [4], 并 有 利 用 小 波 变 换 技 术 [5] 的 基 于 行 波 法 的 测 距 装 置 开 发 研 制 完 成, 投 入 运 行 行 波 原 理 的 测 距 装 置 显 示 出 很 大 的 优 越 性 本 文 对 单 端 行 波 法 和 双 端 行 波 法 的 原 理 进 行 了 介 绍, 并 全 面 地 研 究 和 分 析 了 实 际 应 用 过 程 中 单 端 法 和 双 端 法 误 差 产 生 的 主 要 原 因, 同 时 对 单 端 法 和 双 端 法 的 优 缺 点 进 行 了 比 较, 为 实 现 行 波 法 准 确 故 障 定 位 提 供 了 依 据 3 单 端 行 波 测 距 法 3. 原 理 对 一 般 性 故 障, 单 端 行 波 测 距 的 关 键 是 准 确 求 出 行 波 第 一 次 到 达 测 量 端 与 其 从 故 障 点 反 射 回 到 测 量 端 的 时 间 差, 并 且 包 括 故 障 行 波 分 量 的 提 取 单 端 行 波 测 距 依 据 的 公 式 主 要 为 : ( t t ) v l = () 式 中 l 为 故 障 点 位 置, t, t 分 别 为 故 障 产 生 行 波 第 一 次 到 达 测 量 点 的 时 间 和 其 从 故 障 点 反 射 回 测 量 点 的 时 间, v 为 行 波 传 播 速 度 对 高 阻 故 障 而 言, 单 端 行 波 测 距 的 关 键 是 准 确 求 出 行 波 第 一 次 到 达 测 量 端 与 从 对 端 母 线 反 射 回 测 量 端 的 时 间 差, 其 测 距 依 据 的 公 式 主 要 为 : ( t t ) v l = l () 式 中 l 为 故 障 点 位 置, 为 线 路 长 度,t, t 分 别 为 故 障 产 生 行 波 第 一 次 到 达 测 量 点 的 时 间 和 其 从 对 端 母 线 反 射 回 测 量 点 的 时 间, v 为 行 波 传 播 速 度 l 图 是 一 条 线 路 两 端 变 电 站 M 和 变 电 站 N, 在 位 置 G 发 生 短 路 故 障, 接 地 电 阻 为 R, 故 障 位 置 G 产 生 了 向 线 路 两 端 运 动 的 电 流 行 波 i 和 i, 电 流 行 波 i 在 变 电 站 母 线 端 M 处 产 生 反 射 电 流 行 波 i, 电 流 行 波 i 在 故 障 点 产 生 折 射 电 流 行 波 i 和 反 射 电 流 行 波 i, 故 障 点 产 生 的 电 流 行 波 i 和 i 都 会 在 线 路 两 侧 的 母 线 端 和 故 障 点 产 生 多 次 折 反 射, 直 到 行 波 中 的 高 频 分 量 衰 减 掉 的 t 图 故 障 点 行 波 信 号 折 反 射 Fig. Traveling wave propagation 对 一 般 性 故 障 的 测 量 点 M 而 言, 式 () 中 指 i 到 达 测 量 点 M 的 时 间,t 指 i 到 达 测 量 点 M 的 时 间 ; 对 高 阻 故 障 的 测 量 点 N 而 言, 式 () 中 的 t 指 i 到 达 测 量 点 N 的 时 间,t 指 i 到 达 测 量 点 N 的 时 间 常 用 的 单 端 行 波 测 距 算 法 有 求 导 数 法 相 关 法 匹 配 滤 波 器 法 主 频 率 法 和 小 波 变 换 法 等 求 导 数 法 是 根 据 在 检 测 点 测 到 的 行 波 的 一 阶 或 二
中 国 海 南 中 国 科 协 004 年 学 术 年 会 电 力 分 会 场 暨 中 国 电 机 工 程 学 会 004 年 学 术 年 会 论 文 集 697 阶 导 数 是 否 超 过 设 定 的 阈 值 来 判 断 行 波 是 否 到 达 母 线 的 一 种 时 域 方 法, 当 行 波 中 含 有 高 频 分 量 时 用 它 的 效 果 好 些 ( 近 距 离 故 障 ), 但 该 法 对 噪 声 比 较 敏 感, 测 距 精 度 不 高 相 关 法 是 利 用 互 相 关 函 数 求 出 到 达 母 线 行 波 及 其 从 故 障 点 反 射 回 母 线 的 时 间 差, 进 而 求 出 故 障 位 置 的 方 法, 由 于 受 多 种 因 素 影 响, 实 际 应 用 起 来 有 一 定 困 难 匹 配 滤 波 器 法 是 建 立 在 相 关 法 基 础 之 上 的 方 法, 它 可 通 过 使 用 高 通 滤 波 器 来 反 应 行 波 波 头 分 量 以 提 高 测 距 可 靠 性, 并 已 在 实 际 中 应 用, 但 其 测 距 结 果 受 母 线 端 所 连 输 电 线 数 目 等 因 素 的 影 响 主 频 率 法 的 核 心 是 由 行 波 中 频 谱 最 强 分 量 决 定 故 障 距 离 ( 即 f = v / l, f - 主 频 率, l - 故 障 距 离, v - 行 波 波 速 ), 其 思 路 主 要 是 从 较 长 时 间 段 来 考 察 行 波 频 率 范 围, 使 所 求 行 波 主 频 较 低 而 且 定 位 精 度 也 受 到 影 响 小 波 变 换 具 有 在 时 域 频 域 表 征 信 号 局 部 特 征 等 特 点, 它 非 常 适 合 分 析 故 障 行 波 信 号, 但 小 波 变 换 法 若 没 有 考 虑 到 行 波 传 播 过 程 中 的 色 散 影 响, 没 有 选 择 合 适 的 小 波 及 其 尺 度, 测 距 精 度 也 很 难 满 足 要 求 因 此 以 上 几 种 算 法 使 用 时 都 受 到 一 定 条 件 限 制 3. 应 用 时 误 差 产 生 的 主 要 原 因 单 端 行 波 法 误 差 主 要 是 原 理 性 误 差 由 于 行 波 在 特 征 阻 抗 变 化 处 的 折 反 射 情 况 比 较 复 杂 ( 例 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 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 众 多 因 素 的 影 响, 使 得 行 波 分 析 和 利 用 单 端 行 波 精 确 故 障 测 距 有 较 大 困 难 若 反 射 或 透 射 回 测 量 点 的 行 波 识 别 错 误, 则 测 距 误 差 大 小 是 不 确 定 的 但 基 于 单 端 法 的 测 距 装 置 的 测 距 结 果 基 本 不 受 线 路 两 端 所 涉 及 的 设 备 和 硬 件 的 时 间 不 一 致 性 影 响, 且 除 高 阻 故 障 外, 测 距 结 果 基 本 不 受 线 路 长 度 的 误 差 影 响 3.3 优 缺 点 3.3. 单 端 法 的 优 点 主 要 为 : ) 单 端 测 距 法 较 双 端 测 距 法 的 成 本 降 低 一 半 以 上, 可 不 需 要 GPS 时 标 系 统 及 两 端 数 据 通 讯 等, 测 距 结 果 的 实 时 性 高 ; ) 如 果 准 确 判 断 出 故 障 点 反 射 或 透 射 回 测 量 点 的 行 波, 由 于 测 距 结 果 基 本 不 受 线 路 两 端 所 涉 及 的 设 备 和 硬 件 的 时 间 不 一 致 性 影 响, 则 测 距 精 确 能 够 满 足 电 力 系 统 对 精 确 故 障 定 位 的 要 求, 通 过 对 现 场 故 障 数 据 分 析, 测 距 误 差 能 在 500 米 以 内 3.3. 单 端 法 的 缺 点 主 要 为 : 单 端 测 距 法 原 理 上 存 在 较 大 缺 陷 行 波 的 极 性 和 幅 值 是 行 波 最 重 要 的 特 征 之 一, 在 很 多 线 路 结 构 和 故 障 情 况 下, 无 法 进 行 单 端 测 距, 同 时 单 端 测 距 还 会 存 在 测 距 死 区 的 问 题 若 想 用 单 端 法 实 现 可 靠 测 距, 需 要 结 合 阻 抗 法 进 行 联 合 单 端 测 距, 在 单 端 行 波 法 失 效 的 情 况 下, 用 阻 抗 法 的 测 距 结 果 作 为 补 充, 这 样 才 能 弥 补 单 端 行 波 法 和 单 端 阻 抗 法 的 各 自 不 足, 实 现 可 靠 的 故 障 定 位 4 双 端 行 波 测 距 法 4. 原 理 双 端 行 波 测 距 是 通 过 计 算 故 障 行 波 达 到 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 它 依 据 的 公 式 主 要 为 : l l l ( t t ) v = (3a) l ( t t ) v = (3b) 式 中 l 为 线 路 长 度,l,l 分 别 为 故 障 点 到 两 端 的 距 离, t, t 分 别 为 行 波 到 达 线 路 两 端 时 间, v 为 行 波 传 播 速 度 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 数 个 微 秒 以 内, 以 保 证 故 障 测 距 误 差 在 数 百 米 以 内 ( 行 波 在 线 路 上 传 播 速 度 近 似 为 300m/ µ s, µ s 时 间 误 差 对 应 约 50m 的 测 距 误 差 ) 它 需 要 专 用 的 同 步 时 间 单 元 随 着 全 球 定 位 系 统 (Global Positioning System,GPS) 的 广 泛 应 用, 利 用 接 收 GPS 的 卫 星 信 号 可 以 获 取 精 度 在 µ s 以 内 的 时 间 脉 冲, 现 在 一 般 都 将 GPS 可 作 为 双 端 法 的 同 步 时 间 单 元 4. 应 用 时 误 差 产 生 的 主 要 原 因 () 测 距 装 置 固 有 的 原 理 性 误 差 由 于 采 用 不 同 的 分 析 方 法, 各 种 双 端 行 波 法 的 测 距 精 度 也 相 差 较 大 对 于 考 虑 行 波 色 散 的 影 响 并 采 用 小 波 变 换 技 术 对 行 波 数 据 分 析 计 算, 该 项 误 差 可 以 较
698 中 国 科 协 004 年 学 术 年 会 电 力 分 会 场 暨 中 国 电 机 工 程 学 会 004 年 学 术 年 会 论 文 集 中 国 海 南 小 [4,5] 但 对 于 监 测 有 多 回 线 路 结 构 的 行 波 测 距 装 置, 双 端 法 原 理 上 存 在 一 定 的 缺 陷 图 所 示 在 变 电 站 M 和 变 电 站 N 之 间 的 二 回 线 路, 它 们 的 长 度 分 别 为 L 和 L, 且 有 L>L 假 设 在 线 路 L 的 位 置 G 发 生 短 路 故 障, 故 障 点 G 位 于 母 线 端 M 侧, 它 与 M 端 距 离 为 l <L-L 故 障 位 置 G 产 生 了 如 图 所 示 的 向 线 路 两 端 运 动 的 电 流 行 波 i 和 i, 电 流 行 波 i 在 变 电 站 母 线 端 M 处 产 生 透 射 到 线 路 L 上 的 电 流 行 波 i3, 电 流 行 波 i3 通 过 线 路 L 运 动 到 母 线 端 N, 再 透 射 到 线 路 L 上 产 生 电 流 行 波 电 流 i4 由 于 l <L-L, 则 l +L<L, 即 电 流 行 波 i4 比 电 流 行 波 i 先 到 达 母 线 端 N, 因 此 式 (3) 的 双 端 测 距 法 无 法 直 接 使 用, 这 种 情 况 在 多 回 线 路 结 构 发 生 故 障 时 同 样 会 出 现 若 l 与 (L-L) 相 差 较 大, 例 如 3km (L -L-l ), 则 电 流 行 波 i4 比 电 流 行 波 i 先 到 母 线 N 端 约 0µ s, 采 样 频 率 较 高 时, 可 以 通 过 母 线 端 M 测 量 到 的 电 流 行 波 i 的 极 性 来 区 分 出 电 流 行 波 i4( 与 i 反 极 性 ) 和 电 流 行 波 i( 与 i 同 极 性 ) 分 别 到 达 N 端 的 时 间, 这 时 仍 可 通 过 式 (3) 测 距 若 l (L-L), 则 很 难 区 分 出 电 流 行 波 i4 和 电 流 行 波 i 到 达 N 端 的 时 间, 这 时 双 端 行 波 法 的 测 距 结 果 会 产 生 一 定 误 差 图 二 回 线 路 故 障 点 行 波 信 号 折 反 射 Fig. Traveling wave propagation () 给 定 被 测 线 路 长 度 l 的 误 差 由 式 (3) 可 见, 双 端 行 波 测 距 法 要 求 给 定 的 被 测 线 路 长 度 是 准 确 的 线 路 长 度 的 误 差 l 将 会 导 致 l / 的 测 距 误 差 通 过 测 距 装 置 的 长 期 运 行 经 验 和 输 电 线 路 长 度 的 设 计 和 实 测 方 法 可 知, 一 般 输 电 线 路 的 给 定 长 度 是 杆 塔 间 的 水 平 地 理 距 离 之 和, 较 少 考 虑 线 路 的 弧 垂 影 响, 而 线 路 的 弧 垂 受 天 气 和 线 路 负 荷 等 因 素 的 影 响 较 大, 而 且 导 线 弧 垂 与 杆 塔 结 构 有 关, 尤 其 当 两 个 杆 塔 跨 河 流 和 山 脉 时, 其 档 距 一 般 在 500~000m 之 间, 此 时 杆 塔 间 导 线 形 状 一 般 为 悬 链 线, 弧 垂 较 大, 因 此 线 路 给 定 长 度 会 与 实 际 长 度 有 一 定 误 差 通 过 安 装 测 距 装 置 [5] 发 现 并 证 实 的 原 先 给 定 长 度 有 较 大 误 差 的 线 路 就 有 福 建 与 华 东 联 网 的 福 双 线 辽 宁 的 清 虎 乙 线 等, 个 别 线 路 长 度 误 差 达 0km 由 于 测 距 装 置 的 测 距 误 差 为 500m 以 内, 用 测 距 装 置 能 够 校 核 出 误 差 大 于 km 线 路 的 实 际 长 度, 校 核 线 路 长 度 的 误 差 也 可 保 证 在 500m 以 内 (3) 线 路 两 端 CT 时 延 不 一 致 导 致 的 固 定 时 间 误 差 由 于 线 路 CT 时 延 小 于 μs, 两 端 CT 的 时 延 一 般 在 μs 以 内 (4) 线 路 两 端 CT 二 次 侧 到 测 距 装 置 屏 的 电 缆 长 度 差, 每 00m 电 缆 长 度 差 将 导 致 约 0.7μs 的 固 定 时 间 误 差 (5) 线 路 两 端 测 距 装 置 硬 件 产 生 的 时 间 误 差 包 括 两 端 信 号 传 感 器 的 固 定 时 延 误 差, 一 般 在 μs 以 内 ; 两 端 GPS 时 标 产 生 的 随 机 误 差, 一 般 在 μs 以 内 ; 及 高 速 采 集 板 等 硬 件 误 差 以 上 由 (3) (4) 和 (5) 因 素 造 成 的 各 项 误 差 有 正 有 负, 累 积 误 差 一 般 较 小, 对 测 距 结 果 不 会 造 成 较 大 影 响 ; 但 对 个 别 线 路, 如 果 各 项 误 差 正 好 都 为 正 或 负, 将 会 产 生 一 定 积 累 误 差, 影 响 计 算 公 式 中 v(t-t) 的 值, 导 致 一 个 固 定 测 距 误 差, 对 测 距 结 果 造 成 一 定 影 响 对 于 固 定 误 差, 可 以 通 过 多 次 故 障 来 修 正 4.3 优 缺 点 4.3. 双 端 法 的 优 点 主 要 为 : ) 由 于 母 线 两 端 都 只 检 测 第 一 个 到 达 的 行 波, 线 路 的 过 渡 电 阻 的 电 弧 特 性 系 统 运 行 方 式 的 变 化 ( 是 否 多 分 支 线 路 等 ) 线 路 的 分 布 电 容 以 及 负 荷 电 流 等 对 测 距 复 杂 性 不 会 造 成 大 的 影 响, 因 此 双 端 行 波 法 比 单 端 行 波 法 测 距 结 果 更 准 确 和 可 靠 ; ) 双 端 法 的 测 距 结 果 一 般 能 够 满 足 电 力 系 统 对 精 确 故 障 定 位 的 要 求, 测 距 误 差 可 在 500 米 以 内 ; 3) 由 于 输 电 线 路 的 长 度 参 数 一 般 都 是 通 过 设 计 参 数 或 是 实 测 参 数 得 到, 设 计 参 数 一 般 与 线 路 施 工 后 的 实 际 参 数 会 有 一 定 差 别, 同 时 实 测 输 电 线 路 长 度 时, 都 是 通 过 测 量 线 路 的 有 关 工 频 参 数 来 推 算 线 路 长 度, 对 试 验 条 件 要 求 很 高, 常 常 也
中 国 海 南 中 国 科 协 004 年 学 术 年 会 电 力 分 会 场 暨 中 国 电 机 工 程 学 会 004 年 学 术 年 会 论 文 集 699 会 导 致 实 测 参 数 结 果 的 不 准 确 由 于 双 端 行 波 法 测 距 的 准 确 性, 可 以 用 它 通 过 区 外 故 障 和 区 内 故 障 校 核 输 电 线 路 实 际 长 度, 该 项 技 术 的 实 施, 对 继 电 保 护 的 整 定 计 算 和 EMS 高 级 应 用 软 件 的 计 算 精 度 具 有 重 要 意 义 4.3. 双 端 法 的 缺 点 主 要 为 : ) 双 端 测 距 法 的 成 本 较 高, 还 需 要 GPS 时 标 系 统 及 两 端 数 据 通 讯 等 ; ) 对 多 回 线 路 结 构, 原 理 上 存 在 不 足, 需 要 单 端 行 波 法 作 为 补 充 5 测 距 实 例 (b) 福 州 变 电 站 电 流 行 波 小 波 变 换 结 果 003 年 4 月 日 7 时 36 分 7. 秒, 福 建 与 华 东 联 网 的 骨 干 线 路 -500kV 长 度 为 349km 的 福 双 II 线 发 生 C 相 高 阻 接 地 短 路 故 障 图 3(a) 和 (b) 为 福 州 变 电 站 侧 记 录 的 电 流 行 波 及 其 小 波 变 换 结 果, 图 3(c) 和 (d) 为 双 龙 变 电 站 侧 记 录 的 电 流 行 波 及 其 小 波 变 换 结 果, 图 中 位 置 为 电 流 行 波 初 次 到 达 变 电 站 的 时 间, 位 置 为 行 波 从 对 端 母 线 反 射 回 测 量 点 的 时 间 由 图 可 见, 利 用 未 经 处 理 的 电 流 行 波 数 据 很 难 准 确 判 断 出 行 波 从 对 端 母 线 反 射 回 测 量 点 的 时 间, 而 通 过 小 波 变 换 处 理 后 的 数 据 就 很 容 易 判 断 出 了 利 用 小 波 变 换 的 单 端 测 距 法 确 定 的 故 障 位 置 为 : 距 双 龙 变 电 站 0.378km; 利 用 小 波 变 换 的 双 端 测 距 法 确 定 的 故 障 位 置 为 : 距 双 龙 变 电 站 0.45km 巡 线 人 员 在 距 双 龙 变 电 站 0.7km 的 56# 杆 塔 上 登 杆 检 查 发 现 C 相 雷 闪 56# 杆 塔 是 FC60/55 钢 化 玻 璃 单 串 绝 缘 子 若 不 能 找 到 故 障 点, 发 现 故 障 隐 患, 更 换 雷 闪 绝 缘 子, 一 旦 再 次 遭 到 雷 击, 极 有 可 能 造 成 导 线 落 地 的 重 大 事 故 单 端 行 波 法 的 测 距 误 差 为 79m, 双 端 行 波 法 的 测 距 误 差 为 8m; 而 利 用 传 统 阻 抗 法 的 故 障 录 波 器 的 测 距 误 差 为.83km, 保 护 装 置 的 测 距 误 差 为 9.7km 由 此 可 见, 行 波 测 距 法 能 够 满 足 现 场 对 精 确 故 障 定 位 的 要 求 (a) 福 州 变 电 站 电 流 行 波 数 据 (c) 双 龙 变 电 站 电 流 行 波 数 据 (d) 双 龙 变 电 站 电 流 行 波 小 波 变 换 结 果 图 3 电 流 行 波 及 其 小 波 变 换 结 果 ( 其 中 蓝 -A 相, 绿 -B 相, 红 -C 相 ) Fig.3 Current traveling wave and its wavelet transform result 6 结 论 () 单 端 行 波 测 距 法 虽 然 要 求 的 设 备 成 本 低, 不 需 要 时 标 系 统 及 两 端 数 据 通 讯 等, 且 基 本 不 受 线 路 长 度 误 差 和 线 路 两 端 一 二 次 设 备 及 相 关 硬 件 时 间 差 影 响 ; 但 由 于 原 理 上 的 缺 陷, 一 旦 不 能 正 确 识 别 反 射 波 时, 测 距 精 度 无 法 保 证 因 此 单 端 行 波 测 距 法 很 难 作 为 独 立 的 测 距 方 法 单 独 使 用 来 满 足 电 力 系 统 对 精 确 故 障 定 位 的 要 求 () 双 端 行 波 测 距 法 虽 然 要 求 的 设 备 成 本 较 高, 且 其 测 距 精 度 除 由 原 理 误 差 造 成 外, 还 受 线 路 长 度 的 误 差 线 路 两 端 一 二 次 设 备 及 相 关 硬 件 时 间 差 影 响, 对 多 回 线 路 的 结 构, 原 理 上 存 在 不 足 的 问 题 ; 但 对 确 定 线 路 而 言, 线 路 长 度 的 误 差 线 路 两 端 一 二 次 设 备 及 相 关 硬 件 时 间 差 等 固 定 测 距 误 差, 可 以 通 过 区 外 故 障 或 区 内 故 障 来
700 中 国 科 协 004 年 学 术 年 会 电 力 分 会 场 暨 中 国 电 机 工 程 学 会 004 年 学 术 年 会 论 文 集 中 国 海 南 进 行 修 正 ; 双 端 法 还 具 有 通 过 区 外 故 障 校 核 线 路 实 际 长 度 的 功 能 ; 双 端 行 波 法 比 单 端 行 波 法 测 距 结 果 更 可 靠 (3) 要 实 现 精 确 的 故 障 定 位, 应 以 双 端 行 波 测 距 法 为 主, 辅 助 以 单 端 行 波 测 距 法 参 考 文 献 [] 覃 剑, 陈 祥 训, 郑 健 超. 不 同 故 障 类 型 情 况 下 行 波 传 播 特 点 的 研 究 [J]. 电 网 技 术,999,3():54-58 [] 覃 剑, 陈 祥 训, 郑 健 超. 行 波 在 输 电 线 上 传 播 的 色 散 研 究 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,999,9(9):7-30,35 [3] 覃 剑, 黄 震, 杨 华, 邱 宇 峰. 同 杆 并 架 双 回 线 路 行 波 传 播 特 性 的 研 究 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,004,4(5):30-34 [4] 覃 剑, 陈 祥 训, 郑 健 超, 吴 成 琦. 利 用 小 波 变 换 的 双 端 行 波 测 距 新 方 法 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,000,0(8):6-0 [5] 覃 剑, 陈 祥 训, 郑 健 超 等. 基 于 小 波 变 换 的 输 电 线 路 故 障 定 位 系 统 的 研 制.000 年 中 国 供 电 国 际 会 议 论 文 集, 中 国 上 海, 000 年 0 月 7 日 -0 日 :5-7 作 者 简 介 : 覃 剑 (967-), 男, 博 士, 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 电 力 设 备 及 电 力 系 统 故 障 分 析 和 诊 断, 以 及 小 波 变 换 技 术 在 电 力 系 统 的 应 用 ; 葛 维 春 (96-), 男, 博 士, 教 授 级 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 电 力 系 统 分 析 计 算 及 科 技 管 理 工 作 ; 邱 金 辉 (96-), 男, 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 电 力 系 统 及 电 力 系 统 继 电 保 护 专 业 技 术 工 作 ; 郑 心 广 (965-), 男, 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 电 力 系 统 继 电 保 护 专 业 技 术 工 作