行波测距法
《行波测距技术》课件
A 智能电网
行波测距技术可用于智能电网的故 障定位和监测，提高电网的运行效
率和安全性。
B
C
D
物联网
在物联网领域，行波测距技术可为各种传 感器提供高精度、高可靠性的距离测量， 促进物联网的发展和应用。
输电线路
在输电线路中，行波测距技术可用于线路 故障的快速定位和监测，降低线路维护成 本。
行波测距技术的原理
总结词
行波测距技术的原理基于电磁波的传播速度和时间测量。
详细描述
行波测距技术的原理基于电磁波的传播速度和时间测量。它 通过发送行波信号，如超声波或电磁波，并测量该信号在目 标物体上的反射时间，然后根据电磁波的传播速度计算出目 标物体与测量点之间的距离。
行波测距技术的应用场景
总结词
行波测距技术广泛应用于各种需要精确测量距离的领域。
详细描述
行波测距技术广泛应用于各种需要精确测量距离的领域，如无损检测、智能交通 系统、机器人技术、航空航天等。它具有高精度、高可靠性和非接触测量的优点 ，因此在许多领域中得到了广泛应用。
02
行波测距技术的分类
基于电力的行波测距技术
总结词
通过测量电力行波在传输线中的传播时间，计算出传输线长度。
详细描述
基于电力的行波测距技术利用电力行波在输电线路中的传播特性，通过测量行波的传播时间来计算输 电线路的长度。该技术具有精度高、测量速度快、不受地形限制等优点，广泛应用于高压输电线路的 测量。
基于声音的行波测距技术
总结词
通过测量声音行波在介质中的传播时间，计算出距离。
详细描述
基于声音的行波测距技术利用声音行波在空气、水等介质中的传播特性，通过测量行波的传播时间来计算距离。 该技术具有操作简便、成本低廉等优点，常用于短距离测量，如管道长度、水深等。
利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距
利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距一、电缆单端行波测距原理电缆单端行波测距技术是一种利用电缆内部的行波信号来实现电缆故障位置测距的技术。
在电缆内部传输的行波信号会在故障点发生部分反射，根据这些反射信号可以确定故障点的位置。
而利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距是对电缆行波信号进行特征分析的一种技术方法。
故障特征频带是指在电缆故障发生后，行波信号在频域上出现的特征频带，这些特征频带与电缆长度和故障位置有一定的关系。
通过对这些特征频带的分析，可以实现对电缆故障位置的测距。
而TT变换是一种将时域信号转换为频域信号的变换方法，通过对行波信号进行TT变换可以得到信号的频谱分布情况，进而实现对特征频带的提取和分析。
二、电缆单端行波测距方法利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距主要包括以下几个步骤：1. 采集电缆行波信号数据首先需要在电缆的一端安装传感器，并利用该传感器采集电缆内部的行波信号数据。
通常可以使用高频探头或传感器进行信号的采集，采集的数据包括了传播时域信息。
2. 进行TT变换将采集到的电缆行波信号数据进行TT变换，得到信号的频谱分布情况。
通过对频域信号的分析，可以提取出故障特征频带。
3. 特征频带分析对所提取出的故障特征频带进行分析，包括频带的数量、位置、幅值等特征。
通过特征频带的分析可以确定故障的位置和性质。
4. 故障距离测算根据故障特征频带的分析结果，结合信号传播速度等参数，可以计算出故障距离，从而实现对电缆故障位置的测距。
5. 故障定位根据故障距离的测算结果，可以确定故障位置，并进行定位标记。
1. 高精度：通过对故障特征频带的精确分析，可以实现对电缆故障位置的高精度测定。
2. 高效率：测距过程简洁明了，不需要复杂的设备和大量的测量数据，可以快速、准确地完成电缆故障的定位。
3. 低成本：相比传统的电缆故障检测方法，利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距可以降低成本，提高效益。
电缆行波测距原理
电缆行波测距原理引言：电缆行波测距是一种常用的测距方法，通过利用电缆中的行波信号，可以准确地测量出电缆的长度。
本文将详细介绍电缆行波测距的原理及其应用。
一、电缆行波测距的原理电缆行波测距是基于电磁波在电缆中的传播速度来进行测量的。
当在电缆中施加一个脉冲电压信号时，该信号会在电缆中以电磁波的形式传播。
根据电磁波在传输过程中的速度与传输介质的特性有关，因此可以通过测量行波信号的传播时间来计算电缆的长度。
二、电缆行波测距的步骤1. 信号发送：首先，在待测电缆的一端施加一个脉冲电压信号。
这个信号可以是一个矩形脉冲、正弦脉冲或其他形式的信号。
2. 信号传播：脉冲电压信号在电缆中以电磁波的形式传播，沿着电缆的导线向另一端传输。
3. 信号接收：在电缆的另一端设置接收器，用于接收传输过来的信号。
接收器可以是示波器、激光测距仪等设备。
4. 信号处理：接收到信号后，通过信号处理器对信号进行处理，例如滤波、放大等操作。
5. 测量距离：根据信号的传播时间和电磁波在电缆中的传播速度，可以计算出电缆的长度。
常用的计算公式为：电缆长度 = 传播速度× 传播时间。
三、电缆行波测距的应用1. 电力系统中的应用：电缆行波测距可用于电力系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，从而提高故障定位的准确性和效率。
2. 通信系统中的应用：在通信系统中，电缆行波测距可用于测量光纤电缆的长度。
通过测量光信号的传播时间，可以准确地测量出光纤电缆的长度，从而为光纤通信系统的维护和管理提供便利。
3. 铁路信号系统中的应用：电缆行波测距可用于铁路信号系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，从而提高故障定位的准确性和效率，保证铁路信号系统的正常运行。
4. 工业自动化系统中的应用：电缆行波测距可用于工业自动化系统中电缆的故障检测和定位。
通过测量行波信号的传播时间，可以确定故障点所在的电缆长度，及时修复故障，保证工业自动化系统的正常运行。
行波测距原理
行波测距原理
1关于行波测距
行波测距是一种运用行波的测距技术，是一种快速准确的测量距离的方法。
主要应用于运用激光或声波测量目标之间的距离，或者也可以用来进行四周环境的测评。
1.1基本原理
行波测距的原理是通过发射行波来测量距离，行波发射器会发出激光或声波，这些激光或声波源会受周围物体的反射而发出行波，由发射器检测反射回来的行波，可以得出行波与物体之间的距离。
即通过行波发出和接收的时间间隔来测量行波与测量对象之间的距离，并结合行波速度计算出距离。
1.2应用
行波测距技术在工业中有广泛应用，可以用于检测各种对象的大小和距离，以及各种机械装置的运行，可以准确的测量出各种机械装置之间的位置和尺寸数据，从而更准确的控制机械装置的运行和整体机械装置的工作状态。
此外，行波测距还可以用于检测安全装置，避免机器失常，避免安全事故的发生。
行波测距技术也被广泛应用在导航中，它可以用于搭载卫星的飞行器的导航，它可以测量飞行器与地面或船舶的距离，以便更准确的计算飞行路径。
1.3总结
行波测距技术是一种快速准确的测量距离的方法，有着广泛的应用前景，具有极大的社会效益。
它可以用于检测各种机械装置、安全装置和导航系统，将对机械装置和导航系统的精准控制和操作质量提升带来极大的便利。
行波测距PPT课件
行波测距原理
❖ 如何消除噪声的影响
在数据采集中，难免会受到噪声的影响，如何减小噪 声将决定测距的精度。
行波测距原理
❖ 如何确定波速
行波在电缆中传播的速度与电缆的几何形状、 导体材料等没有关系，只与电缆的绝缘介质有 关。实际测试表明，对于油浸纸电缆，行波的 传播速度为160m/us，对于交联聚乙烯电缆，行 波的传播速度为170m/us，对于塑料电缆，行波 的传播速度为184m/us 。
行波测距原理在电缆测量端向电缆注入一电压脉冲脉冲在电缆中传输时遇到阻抗不匹配的地方比如分接头故障点终端头等都会发生反射在测量端安装脉冲波形接收装置对接收到的波形进行分析找出发送脉冲和返回脉冲之间的时间间隔便可以计算出故障距离
电力电缆的行波测距
南通供电公司 胡广
目录
1. 电缆故障原因 2. 行波测距基本原理 3. 电缆测距步骤
电缆故障原因分类
▪ 绝缘受潮。中间接头由于密封不严密或者安装质 量不好，可能会因绝缘受潮而导致电缆故障。另 外，在制造电缆包铅(铝)时留下的砂眼和裂纹等 缺陷也会使电缆受潮。
▪ 制造工艺不良。若电缆中间接头的设计不够周密， 或者机械强度和裕度不够，都有可能导致故障。
▪ 材料缺陷。由于绝缘材料未达到要求，出现了褶 皱、破口和裂损等缺陷，都有可能导致电缆故障。
行波测距原理
❖ 特性阻抗Z0是指行波电压与行波电流之比，即入 射波电压与入射波电流之比，或者反射波电压和 反射波电流之比 。
❖ 等效阻抗Ze为电缆线路上任意一点的总电压与总 电流之比。
入射波
透射波
反射波
接地电阻
行波测距原理
❖ 分接头反射示意图
图b所示为Ze=Z0，此时 阻抗匹配，Cf=0，在分接 头处无反射；
行波测距技术在超高压输电线路中的应用
行波测距技术在超高压输电线路中的应用现代电力电网的正常运行离不开可靠准确地得到输电线路的故障点的定位。
当超高压输送电线路出现故障时，故障点产生的行波将沿着输电线路向故障点两边进行传播。
行波动作快速，但可以根据行波的特点对其进行距离测量，从而找到故障所发生的位置。
本文将首先简析行波故障测距所使用的物理学机理，并结合具体案例来说明其在超高压输电线路中的应用。
标签：超高压输电；故障测距；行波。
我国经济的高速发展驱动着电力系统朝着更大、更稳定的方向发展。
超高电压输电技术是应时代发展要求应运而生，更高的电压意味着更低的线路损耗和更大的能量传输。
高压输电线路作为电力系统的大动脉，是最容易和最频繁发生故障的部位。
由于输电线路全部在户外，除了恶劣的自然环境，本身的老化等都会导致故障的发生，而由于超高电压输电在远距离输电才更有经济优势，以上原因导致当输电线路发生故障时，极难查找出故障点。
准确快速的故障测距可以有效帮助修复线路，保证线路可靠稳定供电，从而保证整个电网的安全稳定运行，最大限度降低线路故障对整个电力系统造成的威胁和对国民经济和人民生活带来的综合损失。
1、电力输电线路测距现状基于工频电气量的工频阻抗法是当前电力系统使用较多的定位故障点的方法，其主要是通过测量故障输电线的电压电流等量并计算出系统故障回路的阻抗值来估算故障点的距离。
但阻抗法极易受输电线路本身阻抗、负载电荷等的干扰，测距的精度没法得到保证。
高频数字量采集和电磁暂态理论的进步推动了基于行波的测距技术的发展，其测距精度相较传统工频阻抗法有了大大提高。
2、行波测距的物理学释义及实际应用方法根据叠加原理将发生故障的输电线分为正常状态和附加故障状态的叠加。
由工程经验知，一般故障点和地短接使得故障点的电压变为0V。
输电线正常工作时，定义该点电压为U。
由叠加原理易知，假定叠加的故障时，定义该点电压为-U，这样叠加之后故障点的电压为0V。
假定的叠加故障状态中-U电压将使得高压输电线产生由故障点向线路两端传播的前进波，即故障行波。
电力系统行波测距方法和发展
电力系统行波测距方法和发展摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，电力行业发展迅速，行波测距技术就是其中一个。
行波测距就有较多的优势，如较快的定位速度、十分精确的测距等，目前在高压输电线路中主要应用该技术。
首先，本文详细的分析了行波测距的方法，主要有单端测距法、双端测距法、三端测距法以及广域网络信息的行波测距法。
然后对行波提取及波速的确定进行了分析，最后对电力系统行波测距的发展进行了详细分析。
关键词：电力系统；行波测距；方法；发展引言作为电力系统传输电能的重要路径，高压线路一般建设在高山、森林、沟壑等荒凉地带，周边环境严酷，故障易发。
尤其是恶劣天气环境，如雨雪、雷暴等极端天气情况下，高压线路常常会发生故障，并且人工定位故障较为困难，耗时耗力，也会导致大面积停电，造成巨大的经济损失。
精准地定位故障点，快速修复永久和瞬时故障，以保证电网的稳定和安全运行，维护电网的经济效益，对电力系统意义重大。
1定义故障行波测距方法是根据电压、电流行波在线路上具有确定的传播速度这一特点而提出的。
故障发生时，故障点发生的行波将沿着线路向两端母线传播，遇到母线后发生反射回到故障点，在故障点处发生反射和折射然后再向母线处传播。
利用行波两次到达母线的时间就能准确地计算出故障点离母线的距离。
2行波测距的方法2.1单端测距法当电力系统发生故障的时候，因为初始行波没有相同的来源，因此测距原理具有A型、C型、E型、F型四个类型。
如果初始行波的来源点是故障点，那么就是A型；利用脉冲反射，对脉冲到达故障点并反射回测距装置所使用的时间对故障距离进行测量的原理是C型；对线路故障发生以后自动重合闸暂时所产生的行波进行利用，通过其在故障点与测距装置之间的传播对故障距离进行确定的原理是E型；在发生故障的时候，断路器会发生跳闸，从而有暂态行波产生，根据此波对故障点距进行测量的原理就是F型。
如果在输电线路中发生故障，那么要对A型、C型、F型进行应用。
不管是重合闸所产生的暂态行波还是断路器跳闸所产生的暂态行波，对其计算的方法全部都是暂态行波行驶速度乘以两点之间运行速度的积。
行波测距法
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。
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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
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,任何上述操作都会产生剧烈的电压变化。
在故障发生后,行波沿输电线传播时,也会出现干扰。
例如线路的换位点和其它线路的交叉跨越点处都会因波阻抗的变化出现干扰,更增加了识别的难度。
故障点反射波识别除了排除线路干扰外,关键还在于区分出反射波是来自故障点还是线路对端母线。
早期行波法测距的终端设备受当时技术条件的限制,其结构与使用相当复杂,如B型法的同步装置,C 型法中的高频和直流脉冲发生装置等等,这些终端设备和操作上的实时自动化要求增加了行波法测距的技术复杂性和成本,阻碍了行波法测距的更广泛应用。
④行波信号的记录与处理
故障产生的暂态行波信号只持续很短时间,经过多次反射后进入稳态,为此必须在故障产生后几毫秒内记录下有用的暂态行波信号。
此外,为保证测距有足够的精度,为了采集高频暂态行波,采样频率不能太低,应在百千赫兹数量级。
尽管如此,利用故障行波测距要比实现继电保护要容易获得推广应用的多。
使用行波保护的目的在于获得很高的动作速度( 小于10ms),一个关键问题是如何区分故障与其它原因,比如雷击、系统操作等引起的扰动。
而对测距来说不存在这个区分问题。
因为它只要做到系统故障后,准确的给出故障距离就行了。
通过检查保护是否动作,可以很容易的知道系统是否出现故障。
总之, 行波法在理论上有许多独到的优点,可以相信,随着新型行波测距方法研究的深入,这些问题终将被解决,新型行波法有着非常广阔的应用前景。