高精度故障录波与行波测距装置
行波测距装置在220千伏及以上电网的应用及优化措施
行波测距装置在 220 千伏及以上电网的应用及优化措施摘要：本文分析了现有行波测距法应用中存在的问题和不足，提出了新的优化措施。
即实现一种新的综合测距方式，将行波法测距和阻抗法测距相结合，发挥阻抗法的可靠性优势和行波法精确性的优势来有效的排除扰动数据、提高测距精度。
关键词：行波测距阻抗法录波行波引言高压输电线路是电力系统的命脉，对国民经济的发展起着关键作用，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标。
故障后的暂态录波数据(工频电压、电流以及高频行波电流)中包含着倍受保护人员关注的故障信息。
近年来，随着技术的进步发展，电力工业自动化已将行波测距这一新领域技术引入继电保护大家庭，在测距算法方面也取得长足的发展，行波测距装置的使用大大减少了巡线的工作量，缩短了故障修复时间，提高了供电的可靠性。
正文 1.现有行波测距法应用中存在的问题和不足现有的行波测距装置利用行波在输电线路上有固定传播速度这一特点，采用小波变换技术，实时分析处理故障行波数据，确定故障距离，其测距精度基本不受线路长度、故障位置、故障类型、负荷电流等因素的影响，其对应测距方法有单端行波测距和双端行波测距方法；随着全球定位系统（GPS）同步时间单元的不断发展，利用线路两侧获取到的行波暂态分量的绝对时间之差计算故障点到线路两侧测量点之间的距离的双端测距算法测量精度高，基本误差可以缩小至500m 范围内，但是实际测距装置在现场运行中由于开关动作及线路扰动会导致测距装置存在误启动现象，导致测距装置得到大量无用数据；而单端行波测距分析时，在高阻、端口故障情况下存在反射波波头幅值较小、波头性质难以识别的情况，容易造成测距失败的情况。
常规的行波测距装置采用的是固定门槛的启动方式，在实际运行中为了防止遗漏故障数据，其对应的门槛值设置的一般较低，因此在实际运行中装置存在误启动现象，造成设备故障频报，运行人员需要在大量上送的故障信息中予以标记，一方面加大了运行人员工作量，同时加重平台的储存负担；另一方面不便于历史故障数据的定位与查找。
0-南方电网设备标准技术标书- 故障测距屏(行波测距)(通用部分)
南方电网设备标准技术标书故障测距屏(行波测距)（通用部分）编号：0201500052201603中国南方电网有限责任公司2016年03月本标书对应的专用技术标书目录故障测距屏(行波测距)标准技术标书使用说明1、本技术标书分为通用部分和专用部分。
2、项目单位根据需求选择所需设备的技术标书。
技术标书通用部分条款、专用部分标准技术参数表和使用条件表固化的参数原则上不能更改。
3、项目单位应按实际要求填写“项目需求部分”。
如确实需要改动以下部分，项目单位应填写专用部分“表7 项目单位技术差异表”，与辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会：①项目单位要求值超出标准技术参数值范围；②根据实际使用条件，需要变更污秽等级、海拔高度、耐受地震能力、压力释放能力、环境温度等要求。
经招标文件审查会同意后，对专用部分的修改形成“项目单位技术差异表”，放入专用部分表7中，随招标文件同时发出并视为有效，否则将视为无差异。
4、投标人逐项响应技术标书专用部分中“1标准技术参数表”、“2项目需求部分”和“3投标人响应部分”三部分相应内容。
填写投标人响应部分，应严格按专用部分的“招标人要求值”一栏填写相应的投标人响应部分表格，投标人还应对项目需求部分的“项目单位技术差异表”中给出的参数进行响应。
“项目单位技术差异表”与“标准技术参数表”和“使用条件表”中参数不同时，以差异表给出的参数为准。
投标人填写技术参数和性能要求响应表时，如有偏差除填写“表8投标人技术偏差表”外，必要时应提供证明参数优于招标人要求的相关试验报告。
与通用部分条款的差异也需填写在“表8投标人技术偏差表”中。
5、技术标书范本的页面、标题等均为统一格式，不得随意更改。
6、对扩建工程，项目单位应在专用部分提出与原工程相适应的一次、二次及土建的接口要求。
目次1、总则 (1)2、应遵循的主要标准 (2)3、使用条件 (3)3.1正常工作大气条件 (3)3.2贮存、运输环境条件 (4)3.3周围环境 (4)4、技术要求 (4)4.1额定电气参数 (4)4.2技术性能要求 (4)4.3电磁兼容性能 (6)4.4绝缘性能 (7)4.5机械性能 (7)4.6结构和外观要求 (7)4.7安全要求 (7)4.8屏柜要求 (8)5、功能要求 (12)5.1基本要求 (12)5.2自动恢复 (13)5.3自动检测 (13)5.4装置显示要求 (13)5.5通信规约 (13)5.6通讯及其它接口 (13)5.7时钟与时钟同步 (14)5.8故障测距装置的功能要求 (14)6、试验 (15)7、包装、运输、贮存和质量保证 (16)8、双方工作安排 (17)1、总则1.1 本设备招标技术文件适用于故障测距装置的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
WFL2010型行波故障测距装置介绍
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波变换原理及应用
WFL2010型行波故障测距装置介绍
2.1 故障测距法概述
测Байду номын сангаас原理
阻抗测距法
优点：实现简单、 成本低；
缺点：受系统阻抗、 负荷电流等因素影 响大，精度差、可 靠性低，特别是互 感器误差难以克服。
输电线路发生故障后，故障点会产生突变 电压，在这个突变电压作用下，线路上会产 生运动的电压、电流行波。无论故障性质、 严重程度、系统接线如何，线路上都会出现 故障行波。
WFL2010型行波故障测距装置介绍
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
WFL2010型行波故障测距装置介绍
二、原理介绍
2.1 故障测距法概述 2.2 双端行波测距法 2.3 单端行波测距法 2.4 小波和小波测距
WFL2010型行波故障测距装置介绍
2.3 单端行波测距法
l1
(TM 2
TM 1 )v 2
l1
L
(TM 2
TM 1 )v 2
单端行波测距利用故障后产生行波达到对端母线后产生的反射波和初 始波头时间差测距；利用故障后产生行波达到本端母线后产生的反射波到 达故障点后发生的再次反射和初始波头时间差测距。
WFL2010型行波故障测距装置介绍
行波测距法
优点：精度高、可 靠性好，基本不受 系统运行方式、过 渡电阻等因素的影 响；
缺点：成本高、系 统构成复杂。.
2.1 故障测距法概述
• 行波 traveling wave: 在线路上沿一定方向传播的电压、电流
WDGL-VI_A微机电力故障录波监测装置说明书
WDGL-VI/A 微机电力பைடு நூலகம்障录波监测装置 用户手册
山东山大电力技术有限公司
目录
Contents
1 技术特点.................................................................................................................................................................... 3 2 技术指标.................................................................................................................................................................... 5 3 技术原理.................................................................................................................................................................... 7
3.2 记录方式.............................................................................................................................................................8 3.3 故障分析报告......................................................................................................................................................9 3.4 输出方式..............................................................................................................................................................9 4 装置面板说明.......................................................................................................................................................... 10 4.1 装置前面板说明.............................................................................................................................................. 10 4.2 装置后面板说明.............................................................................................................................................. 11 5 软件主界面及装置管理.......................................................................................................................................... 14 5.1 软件主界面说明.............................................................................................................................................. 14 5.2 装置管理...........................................................................................................................................................15 6 参数设置.................................................................................................................................................................. 16 6.1 菜单说明...........................................................................................................................................................16 6.2 系统配置...........................................................................................................................................................17 6.3 录波参数设置.................................................................................................................................................. 18
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置及测距系统介绍第三章参数设置第四章装置运行第五章装置管理附录一XC—21行波测距装置常见异常情况及处理附录二WFL—2010行波测距装置常见异常情况及处理附录三WFL—2010行波测距装置主站各文件夹内容介绍附录四名词解释附录五WFL-2010行波测距装置终端文件的命名规律第一章总则1.1行波测距装置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置的管理,提高行波测距装置的运行可靠性，更好地发挥行波测距装置的作用，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行波测距装置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置技术管理标准，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置.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本规程根据装置的改动或升级，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。
第二章测距装置及测距系统介绍2。
1装置特点我省电网目前使用两种不同型号的行波测距装置，即中国电力科学研究院保护与自动化公司生产的WFL－2010型行波测距装置和山东科汇电气股份公司生产的XC—21型行波测距装置.上述装置均利用行波在输电线路上有固定传播速度这一特点,采用小波变换技术，实时分析处理故障行波数据,确定故障距离。
与采用传统的阻抗法计算故障距离相比，其主要特点是：2.1。
南方电网故障录波及行波测距装置验.
Q/CSG —ICS备案号： Q/CSG中国南方电网有限责任公司企业标准南方电网故障录波及行波测距装置验收规范中国南方电网有限责任公司 发 布Q/CSG—目次前言 (1)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3总则 (1)4作业风险控制 (1)4.1防止人身触电 (1)4.2防止高空坠落 (1)4.3防止继保“三误” (2)4.4其他 (2)5故障录波及行波测距验收 (3)附录1 故障录波装置验收文档 (7)附录2 行波测距装置验收文档 (15)IQ/CSG—前言为规范南方电网故障录波及行波测距装置的验收，指导现场验收作业，提高验收质量，特编制本规范。
本规范的附录为规范性附录。
本标准由中国南方电网有限责任公司系统运行部提出并负责解释。
本标准由中国南方电网超高压输电公司负责起草，广东电网公司系统运行部、广西电网公司系统运行部、云南电网公司系统运行部、贵州电网公司系统运行部、海南电网公司系统运行部、超高压南宁局、广州供电局、东莞供电局参与并提出宝贵意见。
主要起草人：丁晓兵、田力、鲁德峰、刘锦兰、周红阳1Q/CSG—南方电网故障录波及行波测距装置验收规范1范围本规范适用于常规变电站的故障录波及行波测距装置现场验收检验。
本规范不适用于数字化变电站的故障录波及行波测距装置验收检验。
直流换流站故障录波及行波测距装置参照执行。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 7261-2008 继电保护和安全自动装置基本试验方法GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 15145-2008 输电线路保护装置通用技术条件DL/T 995-2006 继电保护和电网安全自动装置检验规程DL/T 478-2010 继电保护和安全自动装置通用技术条件DL/T 624-2010 继电保护微机型试验装置技术条件中国南方电网继电保护反事故措施汇编3总则3.1本规范规定了故障录波及行波测距装置现场验收的基本项目及内容要求。
配网架空线行波故障测距装置设计
配网架空线行波故障测距装置设计李传健;郑文杰;钟澎;朱金超;蒙红发【摘要】The accurate fault location of distribution network over head transmission line is important measure to improve the safety operation of the electricnetwork.Whenever a fault occur since the transmissionline,the quick and exact fault location will not only reduce the manual work of the line inspectors,but also facilitate removal of fault and power restoration quickly for cutting down on economic loss due to the failure.In general the research addresses an important field that has both safety and economic implications.But in practical application the accuracy of system is decreased by the reasons of unsynchronized sampling and low sampling speed which cause the bigger location error. This thesis aims at designing the system schema of the high-speed dataacquisitiondevice for the fault locator, realizing high-speed, data acquisitionandlarge capacity data storage, analyzing the errorsource and difference between GPS system and oven controlled crystal oscillator ,providing the calibration algorithm of the second pulse of GPS system,anddeveloping the power supply for fault locator which can provide the referencefor finding fault time,judging fault type and calculating fault point distance.%农村配网长距离架空线路发生故障后，若能迅速、准确的进行故障定位，可以减少巡线任务，能够快速确定故障、恢复供电，减少和避免因配电线路长时间故障引起的损失。
行波测距
S
F
R XC-21 PC XC-21 PC
使用后台分析机分析、保存故障数据。使用 电话人工交换数据，实现双端测距。
S
F
R XC-21 PC
MODEM 电话网
XC-21 PC
MODEM
线路两端装置使用公共电话网交 换数据，实现双端测距。
S
F
R XC-21 PC
MODEM 电话网 MODEM
XC-21 PC
故障线路
故障线路
比较故障线路及健全线路脉冲极性可以区分 来自故障线路及健全线路的行波。
行波测距方法的配合
• 双端测距：简单、可靠。需装设两端装置 • 单端测距：投资小，波形复杂，不易识别。 • 利用重合闸产生的行波测距：测量永久短路、断线 故障 • 实际使用中，三种方法应配合使用，互相校对。
小波分析技术的应用
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。
中 心 处 理 单 元
DI/DO
人机界面 RS-232
后台工业 PC机
在XC-11行波测距装置得基础上研制成功
主要技术指标与特点
• • • • 测距精度小于1公里 最多监视8条线路 装置本身存储96次故障记录 采用图形式液晶显示器(LCD)，显示装置定值输入 菜单与键入值、装置运行状态信息等。 • 使用一台工业PC机作为后台分析机，读取、分析、 长期保存故障记录 • 与有关变电站的装置通信，交换故障行波到达时间， 计算故障距离。
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技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
单
端S
R
电
气
量
故障点距S变电站距离：
（
t
XS
1 v t 2
1 2 v(TS 2
TS1)
） 测
V -- 波速度
距
Ts1
Ts2
t
法 优点：只需要在线路一端安装装置，投资少
缺点：波形分析困难，可靠性差
A
Hale Waihona Puke 技术背景（四）行波法及其发展历史与现状
TR Ts
B
型S
R
测
（三）阻抗法及其发展历史与现状
阻抗法不足
不宜用于以下线路：
测距误差大，受多种因素影响： 直流输电线路
故障点弧光电阻
带串补电容线路
电源阻抗 电压、电流互感器变换误差 线路不对称（换位）影响
T接线
部分同杆架设双 回线
长线分布电容
线路走廊地形变化，引起零序参数变化。
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
利用电流行波的输电线路故障测距技术特点
1）仅使用电流行波 2）采用高速数据采集技术 3）采用单片机技术 4）采用GPS技术 5）采用小波变换技术
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
利用电流行波的输电线路故障测距原理
1）单端行波测距原理 2）两端电气量行波测距原理 3）利用重合闸信号的行波测距原理
不仅仅是微机保护，所有的线路录波器都具有 阻抗故障测距功能。
技术背景
（三）阻抗法及其发展历史与现状
阻抗法原理
根据在母线处测量到的阻抗（电抗）值计算 故障距离
Zm = Vm/Im
Zm
= Rm + jLm
Im Vm
= x.R0 + x.L0
x----故障距离 R0,L0----单位长度电阻、电抗值
技术背景
缺点：停电，外加信号源。
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
测距所利用信号的带宽
常规电流、阻抗等保护： 0-1KHz （50Hz） 阻抗测距装置：0-1KHz（50Hz） 行波测距：0-300KHz，距离误差率500m
电容式电压互感器（CVT）不能传变电压行波
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
高压输电线路 高精度故障录波和测距技术
主要内容
技术背景 基于电流行波和小波变换的故障测距方法 利用电流行波的输电线路故障测距装置XC-11 利用电流行波的输电线路故障测距存在的问题 组合故障测距方法 高精度故障录波与测距装置HPR-7000 结论
技术背景
（一）作用
缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少 停电损失。
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
行波法：受二战雷达发明的启发
1948年提出；50年代末期出现了三种行波测距仪： A型：利用故障点产生的电压行波在故障点与变电站 母线往返一次的时间差测距。 B型：借助于通道，分别记录下由故障点所产生的行 波到达两侧母线的时间实现故障测距。 C型：在线路首端注入高压脉冲，测量反射波时间测 量故障距离。 国内在60年代末70年代初期，西安交大和西北电力 中试所联合研制了C型测距仪。
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
单 端 电S 气 量 （ ） 测 距 法
投资小，但波形复杂，不亦识别
R
t
Ts1
故障点距S变电站距离：
XS
1 v t 2
1 2
v(TS
2
TS1)
V -- 波速度
Ts2
t
A
基于电流行波和小波变换的 故障测距方法
Ts
TR
双
S
R
端
测 距
故障点距S变电站距离：
XS
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
1990年山西省电力公司和西安交通大学于签署了联 合研制现代数字式行波测距仪的合作研究协议。
1995年西安交大和山东科汇开发出利用电流行波的 输电线路故障测距系统XC-11，同年底投入试运行。
英国CSD公司F. Gale博士开始了类似的工作，也研 制出产品。
2000年中国电科院于也研制出利用电压行波的故障 测距装置。
减轻人工巡线工作量。
发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点、线路 走廊下的树支等事故隐患，及时处理，防止 故障的再一次发生。
技术背景
（二）故障测距方法分类
按原理可以分为：
阻抗法：通过测量阻抗来计算故障距离。 行波法：通过测量电压、电流行波在线路上传播的时
间，计算故障距离。
按使用的故障量可分为：
单端法：仅仅利用线路一端的电压和/或电流。 双端法：使用线路两端或多端的电压和/或电流。
1 2
v(TS
2
TS1)
图
V -- 波速度
Ts1
Ts2
t
优点：可重复，可靠、准确
缺点：停电，外加信号源
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
A型优点：只需要在线路一端安装装置，投资 少；
缺点：波形分析困难，可靠性差 B型优点：利用第一个波头，可靠性高，测距 准确；
缺点：需在线路另一端安装转发装置装置。 C型优点：可重复，可靠、准确；
1 2
(TS
TR ) v
L
法
故障点距R变电站距离：
XR
1 2
(TS
TR ) v
距 仪
故障点距S变电站距离：
XS
L
1 2
(TR
TS ) v
故障点距R变电站距离：
XR
1 2
(TR
TS
)v
L -- 线路全长
优点：利用第一个波头，可靠性高，测距准确 缺点：需在线路另一端安装转发装置
技术背景
（四）行波法及其发展历史与现状
C
S
R
型
测
故障点距S变电站距离：
距 仪
t
XS
1 v t 2
在世界上首次提出利用普通的电流互感器测量 电流行波 并通过数字仿真分析及对实际CT的测试证明 利用CT测量电流行波优点
具有简单、易于实现的优点。 不需要额外投资 由于母线有较大的分布电容，母线处感受到电压行 波波头幅值较小且上升速度慢，而电流行波波头却 有较大的幅值且上升速度很快，利用故障电流行波 检测灵敏度高。
行波法原理
利用行波在故障点和测量点之间传播的时间差来测量 故障距离
行波法优点
行波法不受故障点过渡电阻、线路结构等因素的影响， 测距精度高，适用范围广。
最早提出的电压行波测距法原理上有缺陷，且没有解 决好行波信号的测量、超高速记录、分析等问题。直到二 十世纪九十年代，行波测距技术一直没有获得实际的推广 应用。
技术背景
（三）阻抗法及其发展历史与现状
阻抗法：源于线路距离保护中的阻抗继电器
1923年出现，早期继电保护没有定量计算功能，故障 距离是通过手工测量光电式录波器所记录的电压和电流来 计算的，误差很大。
80年代，微机型数字式继电保护装置投入电力系统运 行，相应地，任何高压线路保护中的阻抗继电器都能给出 线路故障距离来。