单端行波测距新算法的研究
第３１卷第１期
２０１１年２月 东北电力大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｄｉａｎｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．．２Ｏ１１
文章编号：１００５—２９９２（２０１１）０１—００４８—０４
单端行波测距新算法的研究
齐 爽 ，翟玉成２，刘立伟 ，张木子 ，韩学军
（１．东北电力大学电气工程学院，吉林吉林１３２０１２；２．长春供电局双阳农电局，吉林长春１３０６００）
摘 要：传统的单端测距算法需要考虑时间和行波波速两个因素，本文在原有的单端测距算法的 基础上消去了行波波速参数，提出了一种不受行波波速影响的的单端测距新算法，与之前的单端行波测 距算法相比该算法不受行波波速的影响的优点，而且计算方便、精确。经过ＡＴＰ对该算法进行仿真验 证，仿真结果证明了该算法的实用性。用该算法在超高压长距离输电线路测距误差可以保持在４Ｏ０ Ｉｎ以 内，更好的满足了电网的可靠运行要求。 关键词：单端故障测距；行波；故障距离 中图分类号：ＴＭ７７３ 文献标识码：Ａ
高压线路上精确地故障定位对于维修人员对其进行维修是非常重要的，准确定位对电网的安全稳
定运行具有重要意义。通常，输电线路故障测距算法主要有２类：阻抗法和行波法。与阻抗计算法相
比，行波测距法有定位速度快、准确度高且不易受系统运行方式、线路参数、故障阻抗和故障类型等因素
影响的优点，具有很好的发展前景。发展到如今行波的测距方法也有很多，比如Ａ型、Ｂ型、Ｃ型、Ｄ型、
Ｅ型、Ｆ型ｕ ，它们的测距精度会受到线路长度、行波波速、ＧＰＳ定位精度等很多因素的影响。文献［２］
利用区分前向行波与反向行波的极性的方法来区分故障点反射波和对端母线反射波，但该测距方法需
要利用行波波速进行测距；文献［３］提出一种根据阻抗法来确定故障发生在线路的前半段还是线路后
半段的算法，但是阻抗法自身就存在很多缺点，很多情况下不能满足测距精度的要求；文献［４］提出一
种不受行波波速影响的双端测距算法，虽然不受波速影响，但是需要借助ＧＰＳ定位系统，增加了成本，
也增加了误差因素。
本文采用小波模极大值对行波到达母线的时刻进行检测，通过检测到的电压行波极性来确定是故
障点反射波还是对端母线反射波。该算法不需要计算行波波速只需检测单端三个波头的到达时间就可
以对故障线路进行准确精确的测距。
１ 行波波头的奇异性检测原理
小波变换具有很好的时频局部化特性，本文采用小波变换的模极大值来对信号进行检测。
）的小波变换是 ）（Ｓ＝２１），在尺度．ｓ下，在 。的某一邻域，对一切 ∈（ 一 ， ＋ ）有
Ｉ ）ｌ≤ｌ 。）ｌ （１）
则称 。为小波变换的模极大值点， ）为小波变换的模极大值。
如图１所示，小波变换的模极大值点与信号突变点是一一对应的。小波变换模极大值极性表示突变
点的变化方向，模极大值大小表示突变点突变程度 。信号奇异点的位置、极性等特征信息可以利用小
收稿日期：２０１０—１１—１５ 作者简介：齐
爽（１９８５一），男，东北电力大学电气工程学院在读研究生，主要从事电力系统及其自动化方向的研究 第１期 齐爽等：单端行波测距新算法的研究 ４９
波变换准确提取，所以利用小波模极大值可以表征故障信息。
２ 测距新算法的实现
２．１ 相模变换
为了消除三相高压输电线路的耦合影响，通常需要通过相模变换将三相电压、电流进行解耦，并转
换成０、 、 这三个模量
Ｉ ，Ｉ ｔａ ｌ １『－ １ ｌ ｉ Ｉ＝Ｓ Ｉ ｉ６ Ｊ＝寺Ｉ １ —１ Ｌ
１ ０
式中： 、ｉ。为解耦后的电流线模、零模分量，ｉ
ｉ ｉ。为母线处侧得的三相电流，本文采用检测线模
分量进行测距，因为流经大地后，地模分量会受到
很多干扰，不容易检测。
２．２ 故障点反射波与对端母线反射波的区分
本文采用区分到达 侧母线的电压行波极性
的方法来区分故障点反射波和对侧母线反射波，由
图２所示的行波网格图可知，故障发生后由有故障
点传来的在ｔ，时刻到达 母线的电压行波 ，，由于
阻抗不连续在母线处会立即产生行波反射波ｊ｝ ，，
ｋ 为ｍ母线处端电压反射系数。此行波继续在线
路上传播，同理当到达故障点时会再次发生反射得
到反射波后 ，，｜ｉ｝，为故障点处电压反射系数。此电
压行波会在ｔ 时刻到达 母线。
另外，由故障点产生向ＪＩＶ端母线传播的电压行
波，在Ⅳ母线处发生反射得到反射波 ｒ，ｋ 为Ⅳ
母线处的电压行波反射系数，反射波到达故障点处
会发生折射，折射波为６ Ｍ，，６ｒ为故障点处的电压 蛐州 ］＇
５ｏ０ ｌ（ｘｘ） ｌ５ｏ０ ２１）（）Ｉ＿）２５ｏ０ ３（）ｏ（）３５（ＩＯ ４０００ ４５ｏ（）５【啪
图１ 故障电流波形及其模极大值
图２行波网格图
折射系数。该行波继续在线路上传播，在ｔ 时刻行波６ ｒ到达 母线处，因为反射系数ｋ＜０，折射系数
ｂ＞ｏ，可见初始行波 与由故障点的反射波 同极性，初始行波 与由Ⅳ侧母线的反射波 极
性相反，这样就可以对采集到的波头加以区分。
２．３ 测距算法
本文采用单端故障测距，只需要在 母线上采集故障行波信号，行波传输图如图２所示，当线路发
生故障有故障点向两侧发出故障行波，行波到达 母线时刻为ｔ ，行波经故障点反射波到达 母线时刻
为ｔ ，行波经Ⅳ母线反射在到达 母线的的时刻为ｔ，，本文提出的测距新算法只需侧得行波到达的这三
个时刻就可以精确侧得故障距离：
１ ｆｄ＝ （ｔ２一ｔ１） ｛ 二
１ ， （３）
Ｉ ｄ＝Ｌ一 （ｔ２一ｔ１）
式中：ｄ为线路上故障点距 母线的距离； 为线路全长； 为行波在线路上的传播速度。
解上式方程组得到测距公式为： ㈣㈣ ㈣㈣０ ∞０ ㈣ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ 一
东北电力大学学报 第３Ｏ卷
Ｌ ２ｔ， （４） ￡３＋￡２～ 】 ’ 、。
则可以得到故障距离：
ｄ＝ ｔ２ ×Ｌ． （５） ３十 一Ｚ １ 这就是本文所提出的行波测距公式，由上式可见此测距公式中不包含行波波速，所以不受波速影
响，所需要的测距参数更少，只需测得 ￡：、ｔ。即可，即简便又提高了测距精度。
３新算法的仿真验证
单端测距算法进行故障测距。
设在输电线路上Ｍ母线１００ ｋｍ处发生单相接地
短路故障，过渡电阻选１００ Ｑ，通过对得到的电流行波做 ５０Ｃ
相模变换得到线模５￣ＪＪｔ，在用小波变换就可以清楚地看挺１００（３
出三个行波波头到达Ｍ母线的时间。通过测量得到
１＝０．８３４ ３ ｍｓ，ｔ２＝１．５０６ ｉｎｓ， ３＝２．１８０ ｍｓ，根据本 ２ｏ。
文提出的测距公式可得到故障距离为ｄ＝９９．８９ ｋｍ，需０
测距误差最大为１１０／／１。仿真结果证明本文提出的……
测距算法测得的故障距离非常精确。
通过在不同故障距离和不同过渡电阻下进行仿
真，得到测距结果如以下各表所示。可以看出测距
误差可以保持在４００ ｍ以内，所以经过ＡＴＰ仿真表
明此测距算法都具有很高的测距精度，可以满足实
际工程需要。以下各表是对故障在不同过渡电阻和
不同故障距离的情况下侧得的数据。其中表１为新
算法的测距结果，表２为原有的单短故障测距算法 图３仿真模型
、刀‘－ ：
５００ ｌ０００ １５００ ２Ｏ００ ２５００
故障电流波形与行波到达时间（ｄ＝１００ｋｉｎ） 侧得的结果，表３为双端行波测距算法在各个情况下的测距结果。
表１
新算法的仿真结果 第１期 齐爽等：单端行波测距新算法的研究 ５１
单端、双端测距算法必须根据行波波速结合检测母线出的行波波头到达时间进行测距，由表１、表
２、表３对比可以看出本文提出的测距算法由于避免了行波波速的影响，测距精度有了明显的提高。
３．２误差分析
本文提出的算法消去了行波波速，测距结果不会受行波波速的影响，只需精确测量三个行波波头到
达母线的准确时间即可精确测得故障距离，采用小波模极大值对行波波形畸变点进行检测，由于利用小
波对行波波头检测精度很高，在对波头到达时问检测方面的误差很小，测距误差可以忽略。
４ 结 论
本文提出一种新型行波单端测距方法，此算法具有很多以往单端算法所不具备的优点：测距算法不
受行波波速影响，测距精度更高；不需要确定故障发生在线路的前半部分还是后半部分，只需根据电压
行波极性确定检测到的是故障点反射波还是对端母线反射波，最主要的优点是无论在线路什么地方发
生故障，只要检测到三个波头到达时问就可以通过测距算法得到故障距离，测距算法简单、可靠。通过
ＡＴＰ／ＥＭＴＰ仿真证明该方法的精度很高，具有很强的实用价值。
参考文献
［１］葛耀中．继电保护和故障测距的原理与技术（第二版）［Ｍ］．西安：西安交通大学出版社，２００７：１８１—２４０． ［２］Ｊａｍａｌｉ Ｓ．，Ｇｈｅｚｅｌｊｅｈ Ａ。．Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ Ｗａｖｅｓ［Ｊ］．Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎ— ｇｉｎｅｅｒｓ，２００４，１（５—８）：２２０—２２３． ［３］Ｎｇｕ Ｅｎｇ Ｅｎｇ，Ｋｒｉｓｈｎａｔｈｅｖａｒ Ｒａｔｎａｒ．Ｓｉｎｇｌｅ—Ｅｎｄ Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｂａｓｅｄ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｎ Ｔｗｏ Ｔｅｍｉｎａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅｓ［Ｃ］．２００９ ＩＥＥＥ Ｒｅｇｉｏｎ １０ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．２００９：１—４． ［４］ 郑州，吕艳萍，王杰，等。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． ［５］覃剑，陈祥训，郑健超，等．用小波变换的双端行波测距新方法［Ｊ］．中国电机工程学报，２０００，２０（８）：６—１０．
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｏｎ ａ ｎｅｗ ｓｉｎｇｌｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＱＩ Ｓｈｕａｎｇ ，ＺｈａｉＹｕ．ｃｈｅｎｇ ，ＬＩＵ Ｌｉ－ｗｅｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｍｕ－ｚｉ ，ＨＡＮ Ｘｕｅ－ｊｕｎ
（１．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｄｉａｎｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｉｉｎ Ｊｉｌｉｎ １３２０１２；２．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ Ｓｈｕａｎｇｙａｎｇ，Ｒｕｒａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｂｏａｒｄ，Ｊｉｌｉｎ Ｊｉｌｉｎ １３０６００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄｅｄ ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｉｇｉ— ｎａｌ ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄｅｄ ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａ ｎｅｗ ｓｉｎｇｌｅ—ｅｎｄｅｄ ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ
基于行波检测电力系统单相接地故障
基于行波检测电力系统单相接地故障
摘要:本文利用小波变换对系统接地故障进行诊断，使用单端行波法的测距原理来实现单相接地故障点快速定位，并设计了单相接地故障定位系统能够检测到行波波头信号，具有较高的精度，成本低，具有较好的实用性和广阔的应用前景。
关键词：行波法，输电线路，单相接地故障，定位系统
一、小波变换对线路接地故障的诊断
由故障点所产生的初始行波到达两侧检测点时信号将 “突变”，对该信号实施小波变换，将出现模极大值，根据模极大值点来确定故障行波到达两侧的时间( 和 )，以确定故障距离。通过理论分析和仿真实验发现：故障信号的 故障点和在正常电流、电压信号的极大值处，其小波变换都会出现极大值。由理论分析和仿真表明，由正常信号产生的小波变换模极大值远小于由故障信号所产生的小波变换模极大值，故可通过设置各电气量小波变换模极大值的门限值。我们认为：
1.当被测信号小波变换的模极大值小于门限值时，此时系统运行正常。
2.当被测信号小波变换的模极大值超越门限值时，利用模极大值点来检测信号奇异点；若存在奇异点，认为可能有故障发生；若无奇异点，越限的模极大值点由噪声产生。
二、输电线路单相接地故障定位方法的研究
根据故障的测距原理，现有的故障测距方法有两种：阻抗测距法和行波测距法。阻抗测距法受互感器误差、线路结构不对称、零序参数沿线路分布不均匀等因素影响，测距精度很差，难以满足输电线路故障测距要求。因此，本文采测距原理简单、运算过程简洁，不受线路类型、过渡电阻、负荷电流及两侧系统等因素的影响，测距精度较高，而且成本较低的单端行波测距法。
电信号(电流、电压信号)在沿导线传输过程中，由于分布电感、电容和电阻的存在，导线上各点的电信号有一定的滞后，离起点越远，电压波和电流波到达的时间越晚。这样，电波在线路上以一定的速度传播开来，从而形成行波[1]。利用行波法实现输电线路故障测距是建立在下述基础上的：行波在输电线路上有固定的传播速度约等于光速，一般为 。根据这一特点测量和记录线路故障时行波到达母线的时间实现精确故障测距。
基于行波测距的电缆故障测试装置的研究
匆宁识 放 譬阮学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｎｉｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ ２０１１年第ｌ６卷第２期
２０１１ Ｖｏ１．１６ Ｎｏ．２
基于行波测距的电缆故障测试装置的研究
付光
（广西工商职业技术学院，广西南宁５３０００３）
［摘要】介绍基于行波测距的电缆故障测试装置的原理、结构及其设计方案。选择Ｃ类方法进行实现，设 计脉冲发送电路及脉冲接收电路，在高速数据采集的支持下，完成对电缆故障定位。 【关键词】行波；测距；高速数据采集；故障定位 【中图分类号］ＴＭ２４６ 【文献标识ｔｉ２－ａｊ］Ａ 【文章编号］１００９－３６２１（２０１１）０２－００９４－０３
相对于传统的输电线路故障测距方法而言，采
用检测输电线路中的行波信号进行故障检测，具有
模型简单、不受硬件系统参数和因故障而产生的电
阻的影响，并具有故障定位精度高等优点。因此，一
直以来，行波测距的原理都备受国内外关注。近年
来，随着高速数据采集技术和相关数学原理（如傅
里叶变换及小波变换）的不断完善和发展，行波测
距也从理论探索进入到了真正实用化的阶段。
高速数据采集、大容量数据存储及施加脉冲信 号的收发是基于行波故障测距系统没计过程中的
关键性问题，本文在对行波测距基本原理进行分析
和研究的基础上，设计并实现了一个的基于行波测
距的电缆故障测试装置，为解决电缆故障测试提供
了一种新的途径。
１．行波测距基本原理
行波测距是基于行波传输理论的测距方法。当
电缆线路发生故障时，在故障出会产生沿电缆向两
边传输的故障行波，改行波会在故障点和其他阻抗
不连续点产生折、发射，利用故障行波在电缆缆中
的传输时间来计算故障距离，从而定位故障位置，
并可以根据故障行波的波形来判断故障的类型。综
合现有的各种行波测距的方法，主要分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
四种类型。 Ａ型是利用故障点产生的故障行波，传输到测
量点（测量行波第一次到达时刻），由测量点母线反
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
发表时间：2020-10-10T11:48:41.553Z 来源：《中国电业》2020年6月第16期 作者： 张月容
[导读] 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。
张月容
广西电网有限责任公司玉林供电局 广西省玉林市 537000
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
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。
应用于含有线-缆混合线路配电网的行波故障测距新方法
应用于含有线-缆混合线路配电网的行波故障测距新方法
侯丽钢;汤向华;江辉;刘辉;范乐松
【摘 要】故障行波波头的准确辨识是提高配电网行波故障测距精度的关键因素之一,文中提出基于改进希尔伯特-黄变换(HHT)的行波波头标定方法,首先利用自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)方法对故障信号进行分解,再利用希尔伯特变换求取高频固有模态函数分量的瞬时幅值,根据瞬时幅值的突变点确定行波波头的到达时刻.针对配电网的单一线路,利用该方法标定行波波头后,采用D型测距原理实现测距;针对线-缆混合线路,提出了基于接点时差的双端测距原理实现故障测距.对不同故障时间、故障位置、接地电阻等情况的故障进行仿真实验,结果表明,该方法可精确标定行波波头,且具有较高的测距精度.
【期刊名称】《江苏电机工程》
【年(卷),期】2019(038)002
【总页数】6页(P111-116)
【关键词】故障测距;CEEMDAN;行波;线-缆混合;波头辨识
【作 者】侯丽钢;汤向华;江辉;刘辉;范乐松
【作者单位】国网海门市供电公司,江苏海门226100;国网海门市供电公司,江苏海门226100;国网海门市供电公司,江苏海门226100;国网海门市供电公司,江苏海门226100;国网海门市供电公司,江苏海门226100
【正文语种】中 文
【中图分类】TM755
0 引言
电缆线路因其占用地上空间小、输送容量大、故障率低等优点，越来越多的用于配电网中，配网出现了线-缆混合线路。配电网短路故障时有发生，特别是单相接地故障占总故障的80%左右，当线-缆混合线路发生短路故障时，故障点位置不易查找，且当今智能电网的发展对配网故障测距技术提出了更高的要求，因此准确快速的定位出故障点的位置，将故障切除，可大大节省人力物力，保证供电的可靠性。
因故障暂态行波受接地点电阻、CT饱和、故障类型及中性点接地方式的影响小，配网行波故障测距技术已经成为研究的热点。对行波测距而言，行波波头的准确识别和行波波速的确定是提高测距精度的关键。文献[1]采用具有一阶消失矩的三阶中心B样条小波通过二进小波变换分解故障信号，为了使检测的零模波速度更加稳定，采用大尺度下模极大值标定行波波头。文献[2—3]采用较高能量集中的Db6小波对故障信号进行分解，利用小尺度d1层的模极大值标定波头的到达信息，提高了波头的标识精度。但是对小波分解而言，在选择小波基函数时只能依靠经验，不能根据信号的特征进行选取，当确定了小波基函数和分解层数后，只能得到与采样率有关的某一固定带宽的信号，因而小波分析不能自适应分解信号。为此，文献[4—5]采用经验模态分解(empirical mode decomposition， EMD)法分解故障信号后，利用希尔伯特变换(hilbert transform，HT)求出最高频固有模态函数(intrinsic mode function，IMF)分量的瞬时频率，再将第一个频率突变点辨识为初始波头的到达时刻。在文献[6]中，对故障信号进行EMD分解后，对最高频IMF分量求差分，通过奇异点检测来辨识行波波头。EMD能够根据故障信号特征对信号进行自适应分解，但是EMD存在严重的模态混叠，使得到的高频暂态行波信号中存在其他频率的信号，信号存在噪声时，利用高频IMF 的瞬时频率不能有效地识别行波波头。 采用完全集合经验模态分解(complete en￣s￣e￣m￣b￣le EMD with
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。
10kV线路单相故障A型行波测距仿真及分析
10kV线路单相故障 A型行波测距仿真及分析
摘要：
先建立了基于 MATLAB／Simulink的10kV单端线路仿真模型，仿真离母线A
150kM处发生单端金属性接地故障，根据A型行波测距原理，进行故障测距。本文对各个模块的参数设置方法和功能实现以及输电线路故障行波的提取算法进行了说明。仿真实例表明，该仿真方法具有可行性，而其实现了在同一个仿真软件内对故障行波的仿真和分析，仿真结果精度高，方法具有实用性。
关键词：小波变换；A型行波测距；故障测距
1.A型行波故障测距原理
1.1测距原理
图1.1-仿真电路图
根据故障点产生的行波在测量端至故障点往返时间与行波波速的乘积确定故障距离。
（式1）
故障发生后粗线代表蓝色反射波第一次到达母线时间为Ts1，其后变为中间细红线所指示的前行波，前行波到达故障点后再次反射至母线A（上面粗红线指示）的时间为Ts2。在反射波第二次到达母线A时，行波行进的距离为故障距离的2倍。 故障距离的计算公式见（式1），其中波速ν= 。
1.2行波处理方法
用matlab/ simulink工具箱搭建单侧电源线路模型，线路长度350kM ，仿真计算出离母线A 150 Km处故障单相金属性接地时，A母线处的电流和电压的相分量波形。对所得A母线处的电流和电压波形进行相模变换，参考Clarke矩阵，得出故障后的0、α、β模量。行波的变化隐藏在0（地模）或α线模或β线
模量的整个波形中，变化细微，在宏观尺度难以观察。 小波变换是一种多尺度变换，可利用其多尺度分解原理，找出波形中高频分量信号的突变点。行波故障测距关键在于找出TS1和Ts2对应的突变点，如此即可计算出故障距离。
2.系统仿真
2.1系统搭建
图2.1-仿真电路图
仿真系统为10kV单端电源供电辐射性网络，左侧为10kV的交流电源，经过母线（测量模块，用于获取电流电压波形，输出值Vabc、Iabc等示波器中），经过分布式参数线路1和线路2，再经由母线连接至1kV负荷。按照要求，线路1长度为150km，线路2长度为200km。
行波测距技术在输电线路上的应用
科技与创新┃ScienceandTechnology&Innovation
·152·2019年第22期文章编号：2095－6835（2019）22－0152－02行波测距技术在输电线路上的应用杨军（云南电网有限责任公司大理供电局，云南大理671000）摘要：近年来，中国的电力系统发展非常快，体现在输电线地理环境复杂、高压线路增多以及输电距离增大等方面。面对迅速发展的电力系统，需要对线路故障予以全面排查，让供电系统维持在稳定的状态之中，并维护电网安全。实践证明，不断发展的行波测距技术在促进故障测距准确度的提高，让电网安全得到有效维护方面发挥了重要作用。结合工作实践，就行波测距技术在输电线路上的应用展开了详细探讨，以供参考。关键词：行波测距技术；输电线路；行波测距法；停电中图分类号：TM75文献标识码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2019.22.064逐渐扩张的电力系统规模，使得中国远距离输电线路得到了极大的提升，尤其是在夏季，经常出现各种恶劣天气，比如雷雨、大风等，进而越来越暴露出电力系统的安全稳定问题[1]。在线路出现故障时，如果可在第一时间对故障做出准确定位，便能够很快把绝缘隐患找到，尽早进行防范，使其运行更加可靠，把因停电带来的损失有效减少，以在最快的时间内找到线路发生故障的位置，显著节省人力和物力。由此可见，从技术上确保电网安全、稳定和经济运行的一项重要措施就是准确的故障定位，其拥有的社会与经济效益非常大。与高压输电线故障定位相关的问题在很早之前便有学者进行了研究，尤其是在计算机计算的不断普及下，以及微机保护和故障录波装置的大量运用，更是让故障测距的实用化进程加快，现阶段，根据原理划分高压输电线路故障定位方法可分为三大类，即阻抗法、故障分析法和行波法。早期国内外研究的热点就是以微机或微处理装置为基础的故障测距方法阻抗法和故障分析法，而现阶段新的研究热点落在了行波法上。1概述早在20世纪中期，人们就开始从理论方面研究行波故障测距技术，且借助一系列工作，比如时域、频域间数模转换、暂态数值计算等，更清晰地认识了诸多与其相关的因素，并通过总结理论与实践经验，让对输电线路的故障测距最终实现，促进了故障检查速度的大大提升。而从特点上来说，行波测距法的优势较多，包括投资较小、通道可靠性较高、能够快速传输数据，安全有效地解决问题等。除此之外，利用设置主站，可将相关程序设置的作用发挥出来，在最短时间内交换双端故障测距后的数据，并传输到主站同时展开分析，进而使足不出户的目的真正实现，对故障实施全程监控。且第一时间发现能够使故障检查时间大大缩短，确保后期维修工作，并使检查成本得到节省，促进电力运行安全可靠性的大幅提高。2常见故障测距方法2.1阻抗法所谓阻抗法，即将测量到的电压和电流结合起来对故障回路的阻抗予以计算，并按照线路长度和阻抗成正比的关系对故障距离做出估算[2]。按照算法尽心划分，阻抗法可分为两类，即单端数据和双端数据。前者的测距算法因为受模拟技术诸多缺陷的影响，加之只对线路单侧电流、电压信号予以采用，所以在双侧电源系统中，其测量精度在过渡阻抗与对侧助增电流的影响下缺乏良好的定位精度；而后者的测距算法则对精确的分布参数模型予以采用，但还需要进一步数据同步与波形鉴别等。2.2故障分析法故障分析法则是通过故障时所记录的电压、电流，经过分析将故障点的距离计算出来。如果确定了系统运行方式，已知线路参数，则在线路某处发生故障时，故障距离的函数就包括线路两端的电压与电流。此种方法即借助线路故障时测量的电压与电流，通过分析与计算把故障点的距离求出来。如今，故障分析方法经过不断的发展，已经成为模糊神经网络和专家系统方法。2.3行波测距法所谓行波测距法，即在将输电线路分布参数考虑到的情况下，借助线路故障时所产生的行波信号并对其分析，之后再展开计算的一种方法，其是通过实时跟踪故障后线路中产生的暂态行波，并对其在故障点与母线之间来回运动一趟所需要的时间予以记录，或者计算故障行波到达母线两端的时间差与行波波速的乘积将故障位置掌握。如今，已发展为6种类型，分别是A、B、C、D、E、F，其中单端行波测距法即中A、C、E、F型，其余则为双端行波测距法。ScienceandTechnology&Innovation┃科技与创新2019年第22期
高压输电线路行波测距装置检验方法的研究
龙源期刊网
高压输电线路行波测距装置检验方法的研究
作者：张健全 李响 刘峥 申狄秋 韦德重
来源：《华中电力》2013年第09期
摘要：一种针对于目前国内电力系统长距离高压输电线路的行波测距装置检验方法的研究。针对当前的行波测距装置检验手段简陋，缺少可靠性和准确性等问题，提出了对广泛应用于高压传输线路的双端测距原理行波测距装置的检验方法。并对该检验方法中涉及到的行波源的功能、设计要求等相应参数进行了研究。这种通过使用仿真软件对故障行波信号进行仿真，并使用高速的行波信号源模拟出各种现场的故障波形的方法，具有高精度，实用性强，现场使用方便等特点。可广泛应用于测距装置的出厂检测，定期检查与检修等应用前景。
关键词：电力系统，高压输电线路，行波测距装置，行波信号源，GPS
1相关背景知识
1.1行波测距装置的产生与检验手段
1.1.1行波测距装置的产生
随着我国电力系统规模的不断扩大，超高压、长距离输电线路越来越多，而高压输电线路也因其在整个电网中的关键作用成为了电力系统的命脉。但是长距离输电线路的故障巡线成为了安全供电的一大难题，从而线路故障点的准确定位显得越来越重要，为减少线路寻查的工作量，迫切需要在系统发生故障时能准确查找故障点。因此，如何提高长距离高压输电线路的安全性和可靠性成为了迫切需要解决的问题。
国家电网公司颁布的《全国电力调度系统“十五”科技发展规划纲要》对线路故障测距精度提出了更高的要求，综合误差要在1%以内，采用阻抗测距法与分析录波结果都很难满足要求。20世纪80年代末至90年代初，国内学者在输电线路故障行波理论研究上取得进展，随后将行波研究推向了应用领域。由于行波的传播速度接近光速，且不受故障点电阻、线路结构及互感器变换误差等因素的影响，因此有较高的测量精度。与现代的技术相结合，于是就诞生了一批基于行波原理的测距装置。
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。