基于行波测距法的配电网故障定位技术的研究
基于行波测距法的配电网故障定位技术的研究
一、 目的和意义
随着我国工业的发展，电力网络规模逐渐加大，网络结构逐渐复杂，用户对供电稳定的要求也越来越高。一方面，在系统正常运行时要防止故障的发生；另一方面，在故障发生后尽快进行故障定位，迅速排除故障，保证系统运行安全，将损失最小化。
现阶段我国10kV配电网大多数采用中性点非有效接地系统(中性点不接地或经消弧线圈接地)，其特点是单相接地故障时不会形成短路回路,故障线路流过电流为所有非故障线路对地电容电流之和，数值小，不必立刻切断线路，允许带故障运行一段时间。但随着馈线的增多，电容电流增大，长时间运行就容易单相接地变成多点接地短路，弧光接地还会引起系统的过电压，损坏设备，破坏系统的安全运行，所以必须及时找到故障线路和故障地点。
然而，配电网故障定位一直是电力系统中亟待解决的难题。这是由配电网络自身的特点决定的。配电网络与输电网络相比有以下三大特点：
(1) 供电半径小。较短的线路使得在输电网故障定位中应用广泛的经典阻抗法在配电网络中误差明显加大。
(2) 末端随机负荷多。这一特点使得阻抗法在配电网中无法精确定位。
(3) 线路分支多。从结构上来说，分支多本身给精确某个分支带来了困难从算法上来说，分支多所带来的信息就多，其中包含的真伪信息都多，混杂在一起，难于理清。
因而，配电网故障定位问题一直没有得到有效的解决。国内大多仍然采用人工巡线的方法，由于配电网络分支复杂，又不可能同时派出大量巡线工人，所以故障发生后停电时间较长，自动化水平低。如果能够找到一种合适的技术方法，能够在故障发生后迅速精确的定出故障位置，一方面节省了人力物力，另一方面也提高了系统运行的长期稳定性。
二、 项目研究的背景
国内外的研究现状
1) 阻抗法
阻抗法以线路为均匀传输线为基础，当发生单相接地故障时，根据线路的电压、电流的数值计算故障回路的阻抗，再利用已知的线路单位阻抗获得故障点距测量点的距离。应用阻抗法设备投资很少，易于工程实现，但受到路径阻抗、电源参数和线路负荷的影响很大。由于阻抗法容易受到过渡电阻和系统运行方式的影响，所以在结构复杂而且有多分支的配电线路中，无法排除伪故障点；同时现有的阻抗法都是针对均匀传输线提出的，不适用于架空线与电缆混合的参数变化较大的配网线路，所以阻抗法不适用于配电网的单相接地故障的定位。
2) 行波法
行波法是基于故障距离与行波从故障点传输到检测点的时间成正比的原理，一般分为A、B、C、D、E五种。
A型行波定位方法是利用故障产生的行波进行单端定位的方法。在线路发生故障时，故障点产生的电流（电压）行波在故障点与母线之间来回反射，根据行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速来确定故障点的距离。
B型定位原理利用故障点产生的行波到达线路两端的时间差来实现定位。双端定位只利用行波第一波头到达线路两端时刻进行定位计算，因而只需捕捉行波第一个波头，不用考虑行波的反射与折射，而且行波幅值大，易于辨识，使得计算处理简单。但要求线路两端测量系统有精确到微秒的同步时钟实现两端的时间同步。随着GPS时钟同步技术和数字光纤通信技术的发展在电力系统中的广泛应用，线路两端的数据交换已成为可能。因此，目前国内外输电线路很多都采用基于GPS系统的双端故障定位方法。
C型原理是通过注入信号在注入端和故障点之间往返一次所需要的
时间来计算故障距离；与A型行波不同的是它不利用故障时故障点产生的行波信号，而是在故障后，人工向故障线路发射脉冲信号，然后检测发射脉冲信号的时刻和来自故障点的反射波到达检测点的时刻。
D型现代行波故障测距原理为利用故障暂态行波的双端测距原理,它利用线路内部故障产生的初始行波浪涌到达线路两端测量点时的绝对时间之差值计算故障点到两端测量点之间的距离。为了准确标定故障初始行波浪涌到达两端母线的时刻,线路两端必须配备高精度和高稳定度的实时时钟,而且两端时钟必须保持精确同步。另外,实时对线路两端的电气量进行同步高速采集,并且对故障暂态波形进行存储和处理也是十分必要的。
E型原理是利用断路器重合闸于故障线路时产生的暂态行波在测量点与永久性故障点之间往返一次的时间计算故障距离。这一点对于装设有重合闸装置的高压输电线路尤为有用,它可以补救因故障发生在电压初始角为零或很小时造成的测距失败。设线路发生了故障,在继电保护作用下,开关将跳开故障线路,之后在重合闸作用下,开关将重新闭合。若故障未消失,则由开关重合所产生的初始行波经延时τ后到达故障点,在故障点行波又反射回检测母线,这段时间间隔包含有故障距离信息,同样可用于测距。
在上述五种行波定位方法中，A、B两型都要根据检测到的故障自身产生的行波进行故障定位，需要在变电站的各条母线出线处加设检测装置，如用于配电网络，投资较大；E型方法也即双端测距法，需要在线路两端进行检测，对多分支的配电网络难以适用；C型方法，也即单端行波法，是在线路始端注入检测信号，并通过注入信号与故障点返回信号的时差来确定故障位置，这种方法从理论上说在配电网中是可行的。
三、 项目研究内容、技术路线与实施方案
1. 项目研究内容的详细说明（分专题或按内容序号描述）。
主要研究内容
1主要技术内容
本项目主要进行基于行波法的配电网故障定位方法的研究，重点包括信号去噪技术和行波波头识别技术。
本项目分析了LMS滤波算法、卡尔曼滤波算法和形态学滤波算法的原理和特点，并结合ATP数字仿真分析了滤波的效果。
本项目分析了小波算法、HHT算法的原理和特点，并结合ATP数字仿真分析了提取行波波头的效果。
2主要技术难点
1) 信号去噪技术。
2) 行波波头识别技术。
2. 项目研究拟采用的技术路线和实施方案
2.1行波去噪方法
2.1.1 自适应滤波方法
2.1.1．1自适应信号滤波简介
自适应信号处理由优化理论发展而来。20世纪20年代，Nyquist与Hareley研究了频带及信噪比问题，开始了优化理论的研究。1942年Wiener研究了在可加噪声中基于最小均方误差（MMSE）准则的信号最佳滤波问题，并给出了最佳滤波器——维纳滤波器。1960年Kalman在Wiener工作的基础上，提出了基于MMSE的对于动态系统的离散形式递推算法，即卡尔曼滤波算法，使得最佳滤波器的研究再次向前迈出一大步。
但是在设计这些滤波器时，都必须知道对信号和噪声的统计特性有先验知识，而实际中往往难以预知这些统计特性，因而无法实现最佳滤波。1967年，Widrow B.等人提出了自适应滤波理论，可使自适应滤波系统的参数自动的调整而达到最佳状态。在设计时，也只利用环境中的可用信息，通过一个相当简单的算法就能在线更新其参数，就完成了数据驱动的近似步骤。
自适应滤波器的一般结构如图2.1-1。其中，k为迭代次数，x(k)表示输入信号，y(k)为自适应滤波器输出信号，d(k)定义了期望信号。误差信号e(k)可根据d(k)- y(k)得到。然后，为了确定滤波器系数的适当更新方式，利用误差信号构造一个自适应算法所需的目标函数。目标函数的最小化意味着在某种意义上，自适应滤波器的输出信号与期望信号实现了匹配。
自适应滤波器+自适应算法-x(k)y(k)d(k)e(k)
图2.1-1 一般自适应滤波器结构
2.1.1.2 自适应算法介绍
自适应滤波的基本目标，是以某种方式调整其参数，让滤波器的输出尽可能使包含参考信号的某个特定的目标函数最小化。通常而言，目标函数F是输入信号、参考信号和自适应滤波器输出信号的一个函数，即F=F[e(x(k),d(k),y(k))]。目标函数的正确定义必须满足如下两个特性：
（1）非负性。对于任意的x(k)，d(k)和y(k)，都有0)](),(),([kykdkxF。
（2）最优性。0)](),(),([kykdkxF。
可以这样理解目标函数，将其视为某个普通误差信号e(k)的直接函数，而该误差信号又是信号x(k)、d(k)和y(k)的某个函数，即F=F[e(k)]=F[e(x(k),d(k),y(k))]。因而，可认为自适应算法由三个基本要素构成：目标函数形式的定义、误差信号的定义和最小化算法的定义。
（1）目标函数的定义。在推导自适应算法的过程中最广泛采用的一些目标函数形式如下：
○1均方误差（MSE）：F[e(k)]=E[|e(k)|2]
○2最小二乘（LS）：kiikekkeF02|)(|11)]([
○3加权最小二乘（WLS）：kiiikekeF02|)(|)]([，其中
○4瞬时平方值（ISV）：2|)(|)]([kekeF
（2）最小化算法的定义。在自适应信号处理领域中，应用的最广泛的最优化方法有：○1牛顿方法○2拟牛顿方法○3最陡下降方法（梯度方法）三种。通常而言，梯度方法最容易实现，牛顿法所需的迭代次数最少。拟牛顿方法可作为计算效率较高的梯度方法和能够快速收敛的牛顿方法的折中，但由于容易存在不稳定问题。
（3）误差信号的定义。误差信号的选取会影响到整个算法的计算复杂度、收敛速度、鲁棒性等多种特性，因而对于算法的定义非常关键。
最小化算法和目标函数会影响到自适应过程的收敛速度，而对信号误差的选择会对整个收敛过程的多个方面产生直接影响。
2.1.2 最小均方(LMS)算法
2.1.2.1最陡下降算法
图2.1-2-2表示的是自适应横向滤波器的结构。其中x(n)=[x(n)
x(n-1) „ x(n-M)]为抽头输入向量，w(n)=[w1(n) w2(n) „ wM(n)]为滤波系数矢量，输出信号y(n)为
Miinninxnwny1T)()()1()()(xw （2.1-1）
误差序列e(n)为
e(n)=d(n)-y(n) （2.1-2）
用误差序列e(n)按照某种准则和算法对其系数{wi(n)},i=1, 2, „,
M进行调解，最终使目标函数最小化。
按照均方误差所定义的目标函数为
)]()()()([)]()()([2)]([)]()()(2)([)]([)())((TTT2222nnnnEnnndendEnynyndndEneEnneFwxxwxw
（2.1-3）
当滤波系数固定时，目标函数可写成
wwPwRndEnTT22)]([)( （2.1-4）
其中，)]()([nndExP是期望信号与输入信号的互相关矢量；
)]()([TnnERxx是输入信号的自相关矩阵。
z-1wM(n)wM-1(n)w3(n)w2(n)w1(n)z-1z-1z-1自适应控制算法x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-M+1)x(n-M)y(n)_+e(n)d(n)图2.1-2 自适应横向滤波结构框图
根据梯度矢量的定义，
)()()(nnnw
带入（2.1-4）式，有
)(22)(nRnwP （2.1-5）
对于最优解来说，0)(n。则当矩阵R和矢量P已知时，可由（2.1-5）得到最佳滤波系数（最佳维纳解）w0为
行波技术在配电线路接地故障检测中的应用
・智能配电技术与系统・ 低压电器（２０１３Ｎｏ．１２）
行波技术在配电线路接地
故障检测中的应用
党锴钊
（河南石油勘探局水电厂，河南南阳４７３１３２）
摘要：配电网接地故障运行工况较为复杂，故障选线可靠性和故障测距精确性 会直接影响到配电网运行的安全性问题。结合行波接地故障选线及测距原理，研究了 基于行波法的配电线路故障选线及测距技术。实际测试结果表明，该故障选线定位测 距方法能准确求出配电网接地故障段的故障参数，并能对故障进行精确定位测距，提 高了配电网故障选线排除效率和测距定位的精确性。 关键词：行波；配电线路；接地选线；故障测距 中图分类号：ＴＭ ７４３文献标志码：Ａ文章编号：１００１—５５３１（２０１３）１２－００４７－０４ 党锴钊（１９６４一）， 男，高级工程师，主 要从事供配电网技 术与管理工作。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ＤＡＮＧ Ｋａ￣ｈａｏ （Ｈｅｎａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｎａｎｙａｎｇ ４７３ １ ３２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗｉｌｌ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｗａｖｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｗａｖｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｌｉｎｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ
接触网行波故障测距问题研究及对策分析
／２０２４０５接触网行波故障测距问题研究及对策分析
王 胜
（中铁建电气化局集团南方工程有限公司）
摘 要：随着“十三五”规划逐步落地，电气化铁路正逐步完成规划内指标，高速扩张的同时电气化
铁路的结构形式正逐步发生变化，传统的站内故障测距形式越来越无法保证接触网线路的供电稳定
性。本文从行波法接触网故障测距角度着手，分析了现阶段接触网行波法故障测距存在的取能问题、
安装局限性问题以及行波在接触网线路中折反射的问题，并且对相关问题给出一定的见解与对策，从
而完善行波法接触网故障测距在复杂结构接触网线路中的应用，实现接触网线路运维管理的智慧化、
自动化，同时对未来接触网线路运行维护做出了展望。
关键词：电气化铁路；复杂接触网结构；行波故障测距；问题与对策
０ 引言
近年来，依据国家“十三五”规划，大力发展
轨道交通运输事业，“八纵八横”正逐步落地，在轨
道交通高速增长的同时，接触网线路也逐步发生变
化，由传统的蒸汽以及柴油供能方式演变为电气化铁
道。我国人口基数大，分布较为密集，同时人员区域
性流动较大，这就导致了传统采用直接供电形式的接
触网无法满足人们出行要求，因此，采用全并联ＡＴ
供电方式的电气化铁路得以大规模发展。不同于直接
供电接触网线路，其具备更强的运输动力以及承载
量，同时，为满足现阶段人们生活出行的便利性要
求，全并联ＡＴ供电方式的接触网线路也展现出复杂
属性。线路中存在大量的Ｔ接线路，基于电抗法的接
触网故障测距方式无法满足接触网线路的需求，这就
导致了接触网线路故障处理时效长，严重时会造成恶
劣的社会影响［１３］。
《电气化铁路接触网运行安全管理》及《铁路电
力调度管理办法》中对接触网线路安全运行以及电力
故障调度做出了相关规定，这无疑显示了铁路部门对
铁路接触网线路安全稳定运行的重视。本文基于电抗
法对接触网线路故障测距精度的不足，从成熟应用于
输电线路的行波法故障测距着手，进行接触网线路故
障应用的分析，从而完善行波法故障测距在复杂线路
基于行波波速在线测量的输电线路故障测距算法研究
第３１卷第５期 昆明理工大学学报（理工版】 Ｖｏｌ・３１ Ｎｏ・５ ２００６年１ ０月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎ ！！！ ！ ！ ！ ：
基于行波波速在线测量的输电线路
故障测距算法研究
王晓萍
（昆明理工大学科技处，云南昆明６５００９３）
摘要：基于行波的输电线路双端测距算法只用到到达故障线路两侧母线的第一个故障初始行波
波头，其可靠性较高．但行波波速对其定位精度存在一定的影响．实际的波速受到线路参数频变
及地理位置、气候等诸多因素的影响．本文提出一种在线测量行波波速的方法，以此为基础提出
一种新型双端测距算法．大量仿真表明与常规双端行波测距算法相比较，该算法测距精度更高．
关键词：行波；波速；在线测量；故障测距
中图分类号：ＴＭ７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—８５５Ｘ（２００６）０５—００３４一Ｏ４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｓｐｅｅｄ Ｏｎ——Ｌｉｎｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｐｉｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｌｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅ，ｄｏｕｂｌｅ ｅｎｄｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｎｌｙ ｄｅａｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅ
ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｔｗｏ ｂｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｉｔ ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｉｔｓ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ａｆ－
基于小波变换的煤矿电缆行波故障测距的研究
研究与开发
年第期
3基于小波变换的煤矿
电缆行波故障测距的研究
王晓丽1，2董爱华1
（1.河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454150）
（2.河南省煤炭技工学校，郑州451150）
摘要矿井配电网是单端供电系统，其中性点不接地或通过消弧线圈接地，当出现单相接地
故障时，由于故障电流微弱，故障点位置很难查找。为解决这个问题，采用行波测距法通过检测
故障点初始行波和故障点二次反射波分别到达母线检测点的时间来进行故障测距，该算法极大的
提高了测距的可靠性。仿真结果证实了该方法的有效性和可行性。
关键词：煤矿；电缆；行波；故障测距；小波变换
StudyofTravelingWaveFaultLocationin
MinePowerCableBasedonWaveletTransform
WangXiaoli1，2DongAihua1
(1.SchoolofElectricalEngineeringandAutomationofHPU,JiaozuoHe’nan454150；
2.TheCoalCraftSchoolofhenanprovince,Zhengzhou451150）
AbstractTheminedistributionnetworkisaone-terminalpowernetwork,whenfaultsoccur,
faultcurrentisweak,anditisveryhardtolocatethefaultposition.Innordertosolvetheproblemof
faultlocationinminepowernetwork,single-endtravelingwavefaultalgorithmispresented，whichuses
thetimedifferencebetweeninitialfaulttravelingwaveandreflectedwavefromthefaultpointthatget
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。
行波故障测距浅析及配置建议
行波故障测距浅析及配置建议
【摘要】：本文介绍了行波故障测距的概念和原理，对两种典型的行波测距方法――单端行波测距法和双端行波测距法的优缺点进行分析，并结合不同电压等级的输电线路，提出了符合对应电网要求的配置建议。
【关键词】：故障测距 行波XC-21 输电线路
引言
对220kV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，从而及时发现事故隐患，采取有针对性的措施，避免事故再次发生。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重要技术，输电线路精确故障定位具有重要意义。
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位置，包括单端行波测距法和双端行波测距法。由于其有着较高的精度和准确率，基于行波原理的测距装置已得到较为广泛的应用，其推广和应用对输电线路运行的安全性、经济性和可靠性具有重大意义。本文介绍了行波故障测距的概念和原理，比较了两种典型的行波测距的方法，根据其特点提出了配置建议。
1行波故障测距原理
1.1行波的基本概念
线路上任一点电压、电流值实际上是许多个向两个不同的方向传播的电压、电流波值的代数和。这些电压、电流波以一定的速度运动，因此称为行波。运动方向与规定方向一致的行波，为正向行波，而把运动方向与规定方向相反的行波为反向行波。规定由母线指向线路的方向为正向，则由母线向线路运动的行波叫做正向行波（V+、I+），而由线路向母线运动的行波叫做反向行波（V-、I-）。
输电线路故障时，相当于在故障点加上了与该点故障前电压大小相等，方向相反的虚拟电源。这个虚拟电源产生向线路两端运行的电压、电流行波，经过多次反射、衰减，进入一个新的稳态。
配电线路行波故障测距初探
配电线路行波故障测距初探
发表时间：2020-12-22T06:21:26.085Z 来源：《防护工程》2020年26期 作者： 申建亮
[导读] 因此，线路故障的快速准确定位对于提高供电可靠性、减少停电损失有重要意义。
国网平顺县供电公司 山西省 长治市 平顺县 047400
摘要：我国中压配电网多采用中性点非有效接地运行方式，线路结构复杂，多存在架空线、电缆混合线路。线路发生单相接地故障时，由于故障电流微弱，电弧不稳定等原因，使得定位其故障点成为难题；线路发生相间短路故障时，则会造成停电事故。因此，线路故
障的快速准确定位对于提高供电可靠性、减少停电损失有重要意义。
关键词：配电线路；行波故障测距
利用各种数学算法进行寻址，从而找到故障位置。而对于发生最为频繁的单相接地故障却一直没有较好的解决方式。由于配网终端负荷的
影响，使应用于输电网络故障定位的阻抗法不再适用。而另一故障定位的经典理论体系行波法得到关注。行波法是基于故障距离与行波从
故障点传输到检测点的时间成正比的原理。
一、行波测距的基本原理
输电线路发生故障后，会在故障点处产生电压或电流的瞬间突变，形成电压或电流暂态分量，并以接近光速向线路两侧传播，称为暂态行波。暂态行波在传播过程中遇到不均匀介质时会发生折射和反射，由于暂态行波具有突变性、奇异性且波速稳定，因此检测其在母线
与故障点之间的传播时间可以测量故障距离。
目前，行波测距的基本原理可分为A、B、C、D、E、F型6种：A型是根据故障产生的初始行波到达母线以及从母线反射到达故障点后再反射到达母线的时间差来测距；B、C型需要使用脉冲或信号发生器，在故障后施加特定的信号，运用雷达原理测距，其中B型是双端
法，C型是单端法；D型根据故障初始行波到达两侧母线的时间差来计算故障距离；E、F型根据故障线路合、分闸产生的暂态行波在母线和
故障点之间的传播时间来测距。B型和C型方法投资较大，B型需要单独的通信信道，C型中注入的高频脉冲信号的检测会受到本身故障行波
基于电压行波原理故障测距的相关问题研究
研究与开发
基于电压行波原理故障测距的相关问题研究
孟荣徐红元渠红涛
（河北省电力公司超高压输变电分公司，石家庄０５００７１）
摘要本文首先对基于电流行波和电压行波原理的故障测距进行了比较，接下来着重论证了 提取电容式电压互感器（ＣＶＴ）二次电压行波进行故障测距的可行性，并对ｃＶＴ的行波传变能力进 行了仿真分析，提出了小波变换和高速数据采集是保证电压行波故障测距准确性的两个重要方法。 最后介绍了基于电压行波原理故障测距的应用情况及发展前景。
关键词：行波故障测距；电流行波；电压行波；电容式电压互感器；小波变换；高速数据采集
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｓｓｕｅｓ Ｒｅｌａｔｅｄ ｏｆ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
ＭｅｎｇＲｏｎｇ ＸｕＨｏｎｇｙｕａｎ Ｑ“Ｈｏｎｇｔａｏ （Ｈｅｂｅｉ Ｅｘｔｒａ—Ｈｉｇｈ—Ｖｏｌｔａｇｅ Ｂｒａｎｃｈ，Ｈｅｂｅｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００７ １）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｌｏｃ￣ｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅ
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｉｒｓｔｌｙ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅ．Ｔｈｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＣＶＴ ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ Ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈａｔ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｒｅ ｔｗｏ ｔｗｏ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｙｓ ｆｏｒ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ
配电网混合线路单端行波测距法
配电网混合线路单端行波测距法黄家栋,智秀霞
(华北电力大学电力工程系,河北省保定市071003)
摘要:提出利用线路故障产生的暂态行波实现配电架空线与电缆混合线路单端测距的方法。该方
法分2步确定故障点:首先根据故障行波的传播特性,提出新的判据以确定故障区段,此判据根据
特征波的逻辑运算结果确定故障区段;然后在定段的基础上再实现准确定位。
关键词:配电线路;故障测距;行波
中图分类号:TM773;TM727.2
收稿日期:2008205228;修回日期:2008212223。0 引言
行波测距技术已在输电线路上成功应用,但在
配电网上,目前对此方法的研究还处于理论研究和
仿真阶段[123]。对于配电网架空与电缆混合线路的
行波测距研究,文献[1]采用双端行波测距。双端行
波测距需装设双端同步测量装置,造价较高。而单
端行波测距法无需装设双端同步测量装置,因此,不
需要在线路上装设通信通道,操作简单,造价较低。
本文根据行波传播时在波阻抗不连续点发生反
射和透射的原理[324],在理论上对中性点非有效接地
系统中单相接地混合线路的定位问题进行了探讨。
1 单端行波测距原理
设单相线路F点发生了金属性短路,故障时的
等效网络如图1所示。
图1 线路F点故障时的等效网络Fig.1 EquivalentnetworkoflinewithpointFfault
根据叠加原理,故障后的网络可等效为故障前
正常运行网络与故障后才出现的附加网络的叠加。
与故障前该点电压数值相等、方向相反的等效电压
源-ef(t)就是附加电源[5]。行波测距就是利用故障网络的附加电源产生的
行波在线路中传播这一物理特性进行故障测距。单
端测距法[627]是通过初始行波与反射行波到达测量
端母线的时间差进行故障测距。假设行波波速度为
v,故障初始行波与故障点反射波到达母线的时间分
别为t1,t2,则故障距离为:
x=v(t2-t1)2(1)
2 故障区段的确定
针对波阻抗不连续的特殊问题,本文采用了文
基于FTU和行波法的配电网接地故障定位技术的研究
４０８ 化工自动化及仪表 第３８卷
基于ＦＴＵ和行波法的配电网接地
故障定位技术的研究
徐建军 。 韩晓菲 沙宝良 赵国成 谢明霞
（１．东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆１６３３１８；２．哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨１５０００１）
摘 要 针对ＦＴＵ定位方法只能确定到故障区段，无法得到故障点准确位置的不足，提出了ＦＴＵ与行 波法相结合的配电网接地故障定位技术，并用ＭＡＴＬＡＢ仿真验证了本方法的正确性。 关键词 ＦＴＵ行波法 过电流 故障区域 中图分类号ＴＰ０２６ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０００—３９３２（２０１１）０４—０４０８．０５
我国配电网的特点主要是以架空线路为主，
分支多、覆盖区域广、接地电阻大，并且多数采用
小电流接地方式，接地故障定位问题一直以来没
有得到很好解决。特别是相当多情况下要求带故
障运行中进行故障定位，即带电定位，其难度更
大 。
目前比较实用的配电网接地故障带电定位技
术为故障指示器方法 ’ ，其不足之处在于对于
中性点非有效接地系统而言，接地电流远远小于
负荷电流，故障指示器无法进行有效识别，而且该
方法只能确定到故障区段，无法确定到故障点的
准确位置；另一种方法是基于ＦＴＵ的定位方法，
该方法只能确定到故障区段，也无法确定到故障
点的准确位置，仍需要人工进行目测查找。而且
传统的故障测距误差往往会很大。由于行波法测
距基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度
及接地电阻等因素的影响，因此能极大地提高测
距精度 。
笔者提出了ＦＴＵ与行波法相结合的配电网
接地故障定位技术，首先利用线路ＦＴＵ检测线路
零序电压和零序电流判断接地故障的区域，行波
法测距是一种利用故障时非工频暂态分量的出现
而形成的测距方法。故障发生时，故障分量从故
障点开始，以行波的形式向线路两侧分别传播，被
安装在线路两端的行波测量装置所接收，通过计
算得出故障发生的位置，从而确定接地故障点的