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1、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。(1)早期行波法 按照故障测距原理可分为A,B,C三类: ①A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。 ②B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
2、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。 ③C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。 三种测距原理的比较:A型和C
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
