基于行波技术的电力线路在线故障测距ppt课件.ppt

基于行波技术的电力线路基于行波技术的电力线路故障测距故障测距 0内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 11. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况（（1）早期行波故障测距技术）早期行波故障测距技术l20世纪（世纪（50～～60）年代）年代l基本原理基本原理 利用电压行波在故障点与母线之间的传播时间计算故障距离利用电压行波在故障点与母线之间的传播时间计算故障距离l实现方法实现方法 利利用用电电子子计计数数器器或或者者阴阴极极射射线线示示波波器器测测量量暂暂态态行行波波的的到到达达时时刻刻和和传传播播时时间间分分为为A、、B、、C、、D等等4种基本型式。

种基本型式l存在问题存在问题 1）对行波现象的认识不充分；）对行波现象的认识不充分； 2）采用专用高频信号耦合设备，价格昂贵；）采用专用高频信号耦合设备，价格昂贵； 3）信号记录与处理手段有限；）信号记录与处理手段有限； 4）装置构成复杂，可靠性差装置构成复杂，可靠性差2（（2）利用工频相量的故障测距技术）利用工频相量的故障测距技术l20世纪世纪70年代年代——l基本原理基本原理 利利用用测测量量点点电电压压和和电电流流之之间间的的相相量量关关系系估估算算故故障障距距离离，，具具体体分分为为单单端端相相量量法法和和双端相量法两大类双端相量法两大类l应用：微机保护装置、故障录波装置应用：微机保护装置、故障录波装置1. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况3（（2）利用工频相量的故障测距技术）利用工频相量的故障测距技术l存在问题：存在问题：1））受受过过渡渡电电阻阻（（单单端端法法））、、非非周周期期分分量量、、互互感感器器变变换换误误差差、、三三相相不不对对称称等等因因素素的的影影响，测距误差较大；响，测距误差较大；2）不适合直流线路、串补线路、）不适合直流线路、串补线路、T接线路、架空线－电缆混合线路等特殊线路。

接线路、架空线－电缆混合线路等特殊线路1. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况41. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况（（3）现代行波故障测距技术）现代行波故障测距技术l20世世纪纪80年年代代——，，采采用用现现代代微微电电子子技技术术、、现现代代数数字字信信号号处处理理技技术术和和现现代代通通信信技技术测量暂态行波的到达时刻和传播时间术测量暂态行波的到达时刻和传播时间l经历了三个发展阶段经历了三个发展阶段 1）） 20世世纪纪80年年代代：：理理论论研研究究提提出出基基于于A型型原原理理的的行行波波相相关关法法、、求求导导数数法法（（行行波波距距离保护）离保护） 2）） 20世世纪纪90年年代代：：应应用用研研究究装装置置研研制制和和小小批批量量推推广广应应用用实实现现了了A、、D、、E型型原原理理，，并并提提出出匹匹配配滤滤波波器器、、第第2个个反反向向行行波波浪浪涌涌识识别别、、最最大大似似然然估估计计和和小小波波变变换换模模极大值等测距算法极大值等测距算法 3））2000年年——：大批量推广应用大批量推广应用 －实现了－实现了A、、D、、F、、E型原理；型原理； －－提提出出了了测测距距式式行行波波距距离离保保护护原原理理，，从从而而将将A型型行行波波测测距距与与超超高高速速继继电电保保护护融融为为一体。

一体 －行波测距系统组网－行波测距系统组网51. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况（（3）现代行波故障测距技术）现代行波故障测距技术l几种典型的现代行波故障测距系统几种典型的现代行波故障测距系统 －－ Hathaway行波测距系统电流耦合方式，行波测距系统电流耦合方式，1992年投运，年投运，A 、、D、、E三种原理三种原理 －－ B. C. Hydro行行波波测测距距系系统统电电压压耦耦合合方方式式，，1993年年投投运运D型型原原理理，，无无波波形形记记录录功能 －－ 山山东东科科汇汇行行波波测测距距系系统统电电流流耦耦合合方方式式，，1995年年投投运运XC-11，，A、、D、、E三三种种原原理理2000年投运年投运XC-2000，，A 、、D、、F、、E四种原理四种原理 －－ 中国电科院行波测距系统电流耦合方式，中国电科院行波测距系统电流耦合方式，2000年投运，年投运，D型原理61. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况（（3）现代行波故障测距技术）现代行波故障测距技术l山东科汇公司行波测距装置经历了三代。

山东科汇公司行波测距装置经历了三代第第1代：代：199571. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况（（3）现代行波故障测距技术）现代行波故障测距技术l山东科汇公司行波测距装置经历了三代山东科汇公司行波测距装置经历了三代第第2代：代：200081. 电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况（（3）现代行波故障测距技术）现代行波故障测距技术l山东科汇公司行波测距装置经历了三代山东科汇公司行波测距装置经历了三代第第3代：代：20081）不间断采集；）不间断采集；2）参数设置：）参数设置： －采样频率－采样频率 －采样时间长度－采样时间长度 －采样通道数－采样通道数 －触发方式－触发方式9内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 102. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l波在介质中传播时不断向前推进，故称行波。

波在介质中传播时不断向前推进，故称行波 l电电力力线线路路上上的的行行波波是是指指沿沿线线路路传传播播的的电电压压、、电电流流波波沿沿参参考考方方向向传传播播的的行行波波称称为为正正向向行行波波（（或或前前行行波波）），，沿沿参参考考方方向向的的相相反反方方向向传传播播的的行行波波称称为为反反向向行行波波（（反反行行波）行波分为稳态行波和暂态行波行波分为稳态行波和暂态行波l稳稳态态行行波波是是指指系系统统正正常常运运行行时时沿沿线线路路传传播播的的行行波波，，它它是是由由系系统统的的电电源源产产生生的的电电能的传输和交换是通过稳态行波的传播来实现的能的传输和交换是通过稳态行波的传播来实现的l暂暂态态行行波波是是指指系系统统运运行行过过程程中中突突然然出出现现，，而而后后又又逐逐渐渐消消失失的的行行波波，，它它是是由由系系统统的的扰动，如短路、断线、开关操作、雷击及雷电感应等引起的扰动，如短路、断线、开关操作、雷击及雷电感应等引起的l为了分析电力线路行波现象，必须采用分布参数模型为了分析电力线路行波现象，必须采用分布参数模型112. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l分布参数概念分布参数概念 线路长度远远小于线路上电信号的波长：线路长度远远小于线路上电信号的波长： 特征：线路电压（电流）不仅随时间变化，而且随距离变化，即特征：线路电压（电流）不仅随时间变化，而且随距离变化，即122. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念L0，，R0，，C0和和G0分别表示导线单位长度上的电感、电阻、对地电容和电导。

分别表示导线单位长度上的电感、电阻、对地电容和电导当不计当不计R0和和G0的影响时，称为无损导线的影响时，称为无损导线132. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l线路上任一点的电压和电流都由两部分构成，即正向行波分量和反向行波分量线路上任一点的电压和电流都由两部分构成，即正向行波分量和反向行波分量142. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l线路上任一点的正向电压行波分量和反向电压行波分量可以表示为：线路上任一点的正向电压行波分量和反向电压行波分量可以表示为：152. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l行波具有运动属性行波具有运动属性162. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l行波具有运动属性行波具有运动属性线路首端和末端的前行波波形图线路首端和末端的前行波波形图172. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l 行行波波浪浪涌涌到到达达线线路路上上波波阻阻抗抗不不连连续续点点（（如如母母线线、、故故障障点点等等））时时将将同同时时产产生生反反射射和和透射现象，相应反射波和透射波的性质与该点的网络结构有关透射现象，相应反射波和透射波的性质与该点的网络结构有关。

182. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l行波传播过程可以利用行波网格图来描述行波传播过程可以利用行波网格图来描述192. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l三三相相线线路路各各相相之之间间存存在在着着电电磁磁耦耦合合，，每每一一相相的的行行波波传传播播过过程程是是不不独独立立的的一一般般通通过相模变换将三相行波分解为线模和地模（零模）两种独立的行波模量来分析过相模变换将三相行波分解为线模和地模（零模）两种独立的行波模量来分析 (a) 0模分量模分量 (b)1 模分量模分量 (c)2 模分量模分量 202. 电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念l地模行波分量在传播过程中将发生严重的衰减和畸变，其传播速度也不稳定地模行波分量在传播过程中将发生严重的衰减和畸变，其传播速度也不稳定l线模行波分量在传播过程中的衰减和畸变程度较小，其传播速度也比较稳定线模行波分量在传播过程中的衰减和畸变程度较小，其传播速度也比较稳定21内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 223. 电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理故障暂态行波的产生故障暂态行波的产生(a) 故障等效网络故障等效网络 (b) 正常负荷网络正常负荷网络 (c) 故障附加网络故障附加网络233. 电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理故障分闸暂态行波的产生故障分闸暂态行波的产生243. 电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理重合闸暂态行波的产生重合闸暂态行波的产生25内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 264. 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l利用故障暂态行波的测距原理（利用故障暂态行波的测距原理（D D型、型、A A型）型）l利用故障分闸暂态行波的测距原理（利用故障分闸暂态行波的测距原理（F F型）型）l利用重合闸暂态行波的测距原理（利用重合闸暂态行波的测距原理（E E型）型）l各种行波测距原理的配合应用各种行波测距原理的配合应用274.1 利用故障暂态行波的测距原理利用故障暂态行波的测距原理l故障暂态行波的传播过程故障暂态行波的传播过程284.1.1 D型双端行波原理型双端行波原理l 原理分析原理分析294.1.1 D型双端行波原理型双端行波原理l原理分析原理分析l评价评价 （（1）准确性）准确性 能能否否获获得得准准确确的的线线路路长长度度、、波波速速度度和和故故障障初初始始行行波波浪浪涌涌到到达达时时刻刻，，将将直直接接影影响响测距准确性。

测距准确性 故故障障初初始始行行波波浪浪涌涌的的到到达达时时刻刻就就是是其其波波头头起起始始点点所所对对应应的的时时刻刻，，该该时时刻刻的的测测量量误误差差取取决决于于采采样样频频率率和和授授时时系系统统的的时时间间误误差差现现代代行行波波故故障障测测距距系系统统的的采采样样频频率率一一般般为为1 MHz，，且且广广泛泛采采用用全全球球定定位位系系统统（（GPS））作作为为授授时时系系统统，，其其标标称称误误差差一一般不超过般不超过1 μs 304.1.1 D型双端行波原理型双端行波原理l原理分析原理分析l评价评价 （（1）准确性）准确性 （（2）可靠性）可靠性 由由于于不不需需要要检检测测来来自自故故障障点点和和系系统统中中其其它它波波阻阻抗抗不不连连续续点点的的反反射射波波，，并并且且能能够自动给出故障测距结果，因而具有很高的自动测距可靠性够自动给出故障测距结果，因而具有很高的自动测距可靠性 D型行波故障型行波故障测距原理受卫星对时系统运行可靠性的影响很大测距原理受卫星对时系统运行可靠性的影响很大314.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l标准模式标准模式324.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l扩展模式扩展模式334.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l综合模式综合模式 利利用用线线路路故故障障时时在在测测量量端端感感受受到到的的第第1个个正正向向行行波波浪浪涌涌与与第第2个个反反向向行行波波浪浪涌涌之间的时延计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离。

之间的时延计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离344.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l实例分析实例分析故障点反射波（（1）线路中点以内故障）线路中点以内故障354.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l实例分析实例分析（（2）线路中点以外故障）线路中点以外故障364.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l评价评价 （（1）准确性）准确性 能否获得准确的波速度和行波传播时间，将直接影响测距准确性能否获得准确的波速度和行波传播时间，将直接影响测距准确性 两两个个行行波波浪浪涌涌之之间间的的时时间间延延迟迟定定义义为为二二者者波波头头起起始始点点之之间间的的时时间间间间隔隔该该时时间间隔的测量误差取决于采样频率，即采样频率越高，测量误差越小间间隔的测量误差取决于采样频率，即采样频率越高，测量误差越小 由由于于A型型单单端端行行波波原原理理不不受受线线路路长长度度和和授授时时系系统统时时间间误误差差的的影影响响，，因因而而能能够够提提供比供比D型双端行波原理更为准确的测距结果型双端行波原理更为准确的测距结果。

374.1.2 A型单端行波原理型单端行波原理l评价评价 （（1）准确性）准确性 （（2）可靠性）可靠性 主要表现在三个方面：主要表现在三个方面： －－ 区内故障时故障点反射波和对端母线反射波的识别区内故障时故障点反射波和对端母线反射波的识别 －来自正方向区外故障产生的行波信号的识别－来自正方向区外故障产生的行波信号的识别 －来自正方向的行波信号与干扰信号的识别－来自正方向的行波信号与干扰信号的识别 由由于于行行波波在在传传播播过过程程中中其其波波形形会会发发生生衰衰减减和和畸畸变变，，已已经经提提出出的的各各种种单单端端行行波波测距算法难以自动给出正确的测距结果测距算法难以自动给出正确的测距结果384.2 利用故障分闸暂态行波的测距原理利用故障分闸暂态行波的测距原理l F型标准模式型标准模式394.2 利用故障分闸暂态行波的测距原理利用故障分闸暂态行波的测距原理l F型扩展模式型扩展模式1404.2 利用故障分闸暂态行波的测距原理利用故障分闸暂态行波的测距原理l F型扩展模式型扩展模式2414.2 利用故障分闸暂态行波的测距原理利用故障分闸暂态行波的测距原理lF型综合模式型综合模式 利利用用在线路路测测量量端端感感受受到到的的由由任任一一端端分分闸闸初初始始行行波波浪浪涌涌产产生生的的第第1个个正正向向行行波波浪浪涌涌与与之之后后最最先先到到来来的的反反向向行行波波浪浪涌涌之之间间的的时时延延计计算算本本端端测测量量点点或或对对端端母母线线到到故故障点之间的距离。

障点之间的距离424.3 利用重合闸暂态行波的测距原理利用重合闸暂态行波的测距原理l E型标准模式型标准模式434.3 利用重合闸暂态行波的测距原理利用重合闸暂态行波的测距原理l E型扩展模式型扩展模式1444.3 利用重合闸暂态行波的测距原理利用重合闸暂态行波的测距原理l E型扩展模式型扩展模式2454.3 利用重合闸暂态行波的测距原理利用重合闸暂态行波的测距原理lE型综合模式型综合模式 利利用用在线路路测测量量端端感感受受到到的的由由任任一一端端重重合合闸闸初初始始行行波波浪浪涌涌产产生生的的第第1个个正正向向行行波波浪浪涌涌与与之之后后最最先先到到来来的的反反向向行行波波浪浪涌涌之之间间的的时时延延计计算算本本端端测测量量点点或或对对端端母母线线到到故障点之间的距离故障点之间的距离464.4 各种行波测距原理的配合应用各种行波测距原理的配合应用lD型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合lF型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合lE型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合lF型和型和E型行波原理的配合型行波原理的配合 474.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合lD型型行行波波原原理理能能够够在线自自动动给给出出测测距距结结果果，，但但其其可可靠靠性性和和准准确确性性受受给给定定线线路路长长度度和和授授时时系系统统的的影影响响。

当当给给定定线线路路长长度度存存在在较较大大误误差差或或者者授授时时系系统统工工作作不不正正常常时时，，D型行波测距结果是不可信的型行波测距结果是不可信的lA型型单单端端行行波波原原理理尽尽管管具具有有更更高高的的准准确确性性，，但但由由于于测测距距算算法法不不成成熟熟而而难难以以自自动动给给出出正正确确的的测测距距结结果果一一般般情情况况下下，，借借助助专专门门的的行行波波分分析析软软件件，，通通过过人人工工波波形形分分析析可以方便地获得准确的可以方便地获得准确的A型单端行波测距结果型单端行波测距结果l可可见见，，如如果果将将D型型双双端端和和A型型单单端端行行波波测测距距原原理理配配合合使使用用，，利利用用A型型测测距距原原理理（（作作为为辅辅助助原原理理））对对D型型测测距距原原理理给给出出的的测测距距结结果果进进行行验验证证和和校校正正，，可可以以进进一一步步提提高高行波测距的可靠性和准确性，这就是基于行波原理的优化组合测距思想行波测距的可靠性和准确性，这就是基于行波原理的优化组合测距思想484.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合l优化组合行波测距的实施步骤：优化组合行波测距的实施步骤： （（1）初测）初测 利利用用D型型双双端端行行波波原原理理初初步步测测量量故故障障点点位位置置。

如如果果被被监监视视线线路路两两端端行行波波测测距距装装置置之之间间具具备备通通信信条条件件，，当当线线路路发发生生故故障障后后，，两两端端测测距距装装置置将将自自动动调调取取对对方方的的故故障启动报告，并自动给出障启动报告，并自动给出D型行波测距结果型行波测距结果 也也可可以以通通过过行行波波分分析析主主站站自自动动或或人人工工调调取取故故障障线线路路两两端端行行波波测测距距装装置置的的故故障障启动报告，进而自动给出启动报告，进而自动给出D型行波测距结果型行波测距结果 如如果果不不具具备备通通信信条条件件或或者者通通信信临临时时中中断断，，可可以以在线路路故故障障后后由由线线路路一一端端所所在在变变电电所所通通过过人人工工拨拨打打电话的的方方式式询询问问线线路路对对端端行行波波测测距距装装置置记记录录到到的的故故障障初初始始行行波浪涌到达时间，进而根据有关公式计算出故障距离波浪涌到达时间，进而根据有关公式计算出故障距离494.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合l优化组合行波测距的实施步骤：优化组合行波测距的实施步骤： （（1）初测）初测 （（2）验证和校正）验证和校正 以以初初测测获获得得的的双双端端行行波波测测距距结结果果为为参参考考，，借借助助于于专专用用的的离离线线行行波波波波形形分分析析软软件件，，通通过过人人工工和和计计算算机机辅辅助助分分析析本本端端记记录录到到的的故故障障暂暂态态波波形形，，并并根根据据A型型单单端端行行波波原原理理验验证证在在允允许许的的误误差差范范围围内内（（一一般般不不超超过过±1 km））是是否否存存在在由由故故障障点点反反射射波波（（或或对端母线反射波）引起的暂态分量。

对端母线反射波）引起的暂态分量 如如果果在在允允许许的的误误差差范范围围内内存存在在由由故故障障点点反反射射波波（（或或对对端端母母线线反反射射波波））引引起起的的暂暂态态分分量量，，则则表表明明根根据据D型型行行波波原原理理获获得得的的粗粗测测结结果果是是可可信信的的（（验验证证正正确确）），，而且最终可给出经过进一步校正后的测距结果（即而且最终可给出经过进一步校正后的测距结果（即A型行波测距结果）型行波测距结果） 如如果果在在允允许许的的误误差差范范围围内内不不存存在在由由故故障障点点反反射射波波（（或或对对端端母母线线反反射射波波））引引起起的的暂暂态态分分量量，，则则表表明明粗粗测测结结果果是是不不可可信信的的（（验验证证错错误误）），，因因而而只只能能单单独独根根据据A型单端行波原理分析出故障点位置型单端行波原理分析出故障点位置504.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合l应用实例应用实例（（1）普通交流线路（）普通交流线路（实际故障点距洛埠变实际故障点距洛埠变6.2 km））514.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合l应用实例应用实例（（2）双回线路（）双回线路（实际故障点距绥化变实际故障点距绥化变8.955 km））524.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合l应用实例应用实例（（3）串联补偿线路（）串联补偿线路（实际测距误差不超过实际测距误差不超过400 m））534.4.1 D型和型和A型行波原理的优化组合型行波原理的优化组合l应用实例应用实例（（4）直流输电线路（）直流输电线路（实际故障点距麦元站实际故障点距麦元站123.5 km））544.4.2 F型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：87.223 ms554.4.2 F型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：87.354 ms564.4.2 F型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：79.558 ms574.4.2 F型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：88.083 ms584.4.3 E型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合A型行波原理型行波原理 E型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：699.178 ms594.4.3 E型和型和A型行波原理的配合型行波原理的配合A型行波原理型行波原理 E型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：905.793 ms604.4.4 F型和型和E型行波原理的配合型行波原理的配合 根根据据快快速速自自动动重重合合闸闸的的操操作作时时序序，，可可以以实实现现F型型和和E型型行行波波原原理理的的有有机机配配合合，，并并能能够够从从线线路路故故障障后后断断路路器器产产生生的的多多次次暂暂态态行行波波过过程程中中提提取取故故障障点点位位置置信信息息，，从从而而大大大大提提高高故故障障测测距距的的准准确确性性和和可可靠靠性性，，这这对对于于永永久久性性故故障障的的分分析析和和查查找找具具有有重重要意义。

要意义61内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 625. 现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术5.1 暂态行波传变技术暂态行波传变技术5.2 高速数据采集技术高速数据采集技术5.3 精确时间同步技术精确时间同步技术5.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术5.5 远程通信技术远程通信技术635.1 暂态行波传变技术暂态行波传变技术1）电磁式电压互感器（）电磁式电压互感器（TV））2）专用耦合设备）专用耦合设备3）光电压、电流互感器）光电压、电流互感器4）常规保护电流互感器（）常规保护电流互感器（TA））5））V型（两相）电磁式电压互感器型（两相）电磁式电压互感器6）配电变压器）配电变压器 4）～）～6）均为山东科汇首创，其主要优点：）均为山东科汇首创，其主要优点： 易于实现、成本低、灵敏度高。

易于实现、成本低、灵敏度高645.2 高速数据采集技术高速数据采集技术意义：意义：1）可以实现单端行波故障测距；）可以实现单端行波故障测距； 2）可以补偿双端行波测距误差可以补偿双端行波测距误差原理：原理：CPU高速数高速数据采集据采集电路电路双双RAM切换控切换控制电路制电路nP采样序号采样序号采样值采样值1触发时刻触发时刻nP循环采样循环采样nP为触发前的为触发前的采样数据个数采样数据个数655.3 精确时间同步技术精确时间同步技术 D型型双双端端行行波波法法要要求求两两侧侧装装置置实实现现1us时时间间精精确确同同步步，，使使测测距距分分辨辨率率达达到到150米TsTR SR测测距距装装置置可可接接收收卫卫星星导导航航与与定定位位系系统统的的时时间间信信号号，，给给内内部部时时钟钟精精确确对对时，使装置记录行波到达时间的精度在时，使装置记录行波到达时间的精度在1us以内665.3 精确时间同步技术精确时间同步技术GPS同步时钟原理同步时钟原理675.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术行行波波脉脉冲冲的的常常规规越越限限检检测测方方法法抗抗干干扰扰能能力力差差、、时时间精度低。

间精度低将行波信号进行二进小波变换后，得到模极大值将行波信号进行二进小波变换后，得到模极大值信号图将模极大值出现的时间确定为信号突变信号图将模极大值出现的时间确定为信号突变出现时间出现时间根根据据不不同同频频带带下下模模极极大大值值的的大大小小与与极极性性可可判判断断检检测测到到的的信信号号突突变变是是否否是来自故障点的行波脉冲是来自故障点的行波脉冲685.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术695.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术l仿真故障初始行波浪涌到达时刻的标定仿真故障初始行波浪涌到达时刻的标定705.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术715.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术故障初始行波浪涌实际到达故障初始行波浪涌实际到达M端和端和N端母线的时刻端母线的时刻分别为分别为(333~334)us和和(99~100)us725.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术l实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定(b) 绥化侧三相电流绥化侧三相电流(a) 康金侧三相电流康金侧三相电流康绥甲线两侧电流暂态故障分量波形康绥甲线两侧电流暂态故障分量波形 735.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术l实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定745.4 行波到达时刻的准确标定技术行波到达时刻的准确标定技术两端初始电流的实际波头起始点两端初始电流的实际波头起始点相对于该相波形中第相对于该相波形中第1个采样点的时间均为个采样点的时间均为(63~64)us755.5 远程通信技术远程通信技术SR测距测距主站通信网络通信网络76内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 776. XC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用6.1 研制过程研制过程6.2 XC-2000系统构成系统构成6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述6.4 典型应用典型应用786.1 研制过程研制过程l1992年，山东科汇公司成立了行波测距课题组。

年，山东科汇公司成立了行波测距课题组l1995年年，，山山东东科科汇汇公公司司研研制制出出我我国国第第1台台输输电电线线路路现现代代行行波波故故障障测测距距装装置置—XC-11,并在世界上首次将小波变换技术用于行波故障测距并在世界上首次将小波变换技术用于行波故障测距l2000年，山东科汇公司研制出第年，山东科汇公司研制出第2代行波故障测距系统代行波故障测距系统——XC-2000791998年年，，XC-11输输电电线线路路行行波波故故障障测测距距装装置置在在京京通通过过专专家家鉴鉴定6.1 研制过程研制过程802006年年，，山山东东理理工工大大学学和和山山东东科科汇汇公公司司等等单单位位联联合合完完成成“基基于于行行波波原原理理的的电电力力线线路路在线故故障障测测距距技技术术”研研究究项项目目，，其其整整体体研研究究成成果果在在京京通通过了以杨奇逊院士为主任委员的专家鉴定过了以杨奇逊院士为主任委员的专家鉴定6.1 研制过程研制过程812007年年，，“基基于于行行波波原原理理的的电电力力线线路路在线故故障障测测距距技技术术”研研究究项项目目获获得得国国家技术发明二等奖家技术发明二等奖。

6.1 研制过程研制过程82 典型实际故障及典型实际故障及XC-11测距结果测距结果83平均绝对误差：平均绝对误差：< 400 mXC-11测距误差曲线（测距误差曲线（1997—2001））846.2 XC-2000系统构成系统构成行行波波测测距距子子站站安安装装在在变变电电所所，，记记录录故障产生的行波信号故障产生的行波信号故故障障行行波波数数据据经经通通信信网网络络送送到到调调度度中心的分析主站中心的分析主站分分析析主主站站保保存存、、处处理理数数据据，，计计算算故故障距离变电所变电所 S S变电所变电所 R R行波分析主站行波测距行波测距子站子站WAN通信网络调度控制中心85行波分析主站S行波测距子站原理框图行波测距子站通信网络6.2 XC-2000系统构成系统构成86l系统主要特点系统主要特点1））采采用用电电流流暂暂态态分分量量实实现现现现代代行行波波故故障障测测距距原原理理，，使使得得行行波波故故障障测测距距装装置置易易于于实实现现，，而且具有较高的灵敏度而且具有较高的灵敏度；；2））综综合合利利用用了了故故障障、、故故障障分分闸闸和和重重合合闸闸产产生生的的暂暂态态行行波波，，并并能能够够实实现现A、、D、、F和和E等等4种现代行波故障测距原理；种现代行波故障测距原理；3））采采用用专专门门研研制制的的高高速速数数据据采采集集单单元元对对行行波波信信号号进进行行采采集集、、记记录录与与实实时时处处理理，，并并建建立立了了以以双双端端行行波波测测距距为为主主、、单单端端行行波波测测距距为为辅辅的的优优化化组组合合测测距距模模式式，，因因而而具具有有很很高的可靠性；高的可靠性；6.2 XC-2000系统构成系统构成87l系统主要特点系统主要特点4））采采用用小小波波变变换换技技术术检检测测行行波波波波头头起起始始点点所所对对应应的的绝绝对对时时间间，，从从而而将将行行波波浪浪涌涌到到达达时时刻刻的的检检测测误误差差控控制制在在半半个个采采样样间间隔隔以以内内，，进进一一步步通通过过选选择择合合适适的的波波速速度度，，可可以以将将D D型型双双端现代行波测距原理的测距误差控制在端现代行波测距原理的测距误差控制在±300 m±300 m以内；以内；5））可可以以同同时时采采集集8回回线线路路的的电电流流暂暂态态信信号号（（来来自自常常规规电电流流互互感感器器二二次次侧侧））和和电电压压暂暂态态信信号（来自专门研制的行波耦合器），因而具有很高的性能价格比；号（来自专门研制的行波耦合器），因而具有很高的性能价格比；6）可以用于各种交流和直流输电线路，因而具有广泛的适应性；）可以用于各种交流和直流输电线路，因而具有广泛的适应性；6.2 XC-2000系统构成系统构成88l系统主要特点系统主要特点7））完完全全独独立立于于继继电电保保护护及及故故障障录录波波设设备备，，并并具具有有现现场场调调试试和和远远程程维维护护功功能能，，因因而而具具有有较较强的可维护性；强的可维护性；8））在在交交流流系系统统多多年年的的运运行行经经验验表表明明，，该该系系统统的的绝绝对对测测距距误误差差可可达达200 m以以内内，，而而最最大大一一般不超过般不超过500 m 。

6.2 XC-2000系统构成系统构成89l自动故障测距自动故障测距 当当系系统统所所监监视视的的某某一一回回线线路路发发生生故故障障后后，，线线路路两两端端行行波波测测距距子子站站可可以以通通过过通通信信网络自动交换故障暂态数据，并自动给出双端行波故障测距结果网络自动交换故障暂态数据，并自动给出双端行波故障测距结果 当当故故障障线线路路两两端端的的行行波波测测距距子子站站所所记记录录的的故故障障暂暂态态数数据据远远传传到到调调度度端端的的行行波波分分析主站后，主站同样可以自动给出双端行波故障测距结果析主站后，主站同样可以自动给出双端行波故障测距结果 6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述90l人工波形分析人工波形分析 提提供供人人工工波波形形分分析析工工具具在在此此环环境境下下，，可可以以象象运运用用示示波波器器那那样样对对所所记记录录的的暂暂态态波波形形中中各各行行波波浪浪涌涌到到达达测测量量点点的的时时刻刻进进行行测测量量，，从从而而对对自自动动双双端端故故障障测测距距结结果果进进行直接修正，并且可以获得单端行波故障测距结果。

行直接修正，并且可以获得单端行波故障测距结果 6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述91l计算机辅助波形分析计算机辅助波形分析 提提供供基基于于小小波波算算法法的的数数字字滤滤波波功功能能将将被被分分析析的的暂暂态态波波形形划划分分为为不不同同的的频频带带，，从从而而可可以以对对不不同同频频带带下下的的行行波波特特征征进进行行对对比比，，最最终终获获得得可可信信度度较较高高的的故故障障测测距距结结果6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述926.4 典型应用典型应用（（1）绥化电网行波故障测距系统）绥化电网行波故障测距系统 20002000年年9 9月投入运行月投入运行绥化绥化220 kV电网结构电网结构 93绥化电网实际故障及绥化电网实际故障及XC-2000测距结果测距结果6.4 典型应用典型应用（（1）绥化电网行波故障测距系统）绥化电网行波故障测距系统 20002000年年9 9月投入运行月投入运行94l葛洲坝葛洲坝—南桥直流输电线路故障测距系统南桥直流输电线路故障测距系统 2002年年，，葛葛南南线线累累计计发发生生故故障障20余余次次，，所所有有故故障障均均被被XC-2000所所捕捕获获，，且且绝绝对对测距误差不超过测距误差不超过线路全长的线路全长的0.3% 。

2）葛南直流线路行波故障测距系统）葛南直流线路行波故障测距系统 20012001年年1212月投入运行月投入运行葛洲坝葛洲坝南桥南桥麦元麦元538.2 km507.2 km6.4 典型应用典型应用95（（2）葛南直流线路行波故障测距系统）葛南直流线路行波故障测距系统 20012001年年1212月投入运行月投入运行6.4 典型应用典型应用96（（3）配电线路行波故障测距）配电线路行波故障测距 2004年年10月月，，在在宁宁夏夏银银川川变变电电所所某某35kV配配电电线线路路完完成成了了XC-2000系系统统的的人人工接地试验工接地试验 在在变变电电站站母母线线侧侧安安装装一一套套行行波波采采集集与与处处理理系系统统，，利利用用母母线线电电压压互互感感器器获获取取故故障障行行波波信信号号；；在线路路末末端端也也安安装装一一套套行行波波采采集集与与处处理理系系统统，，利利用用配配电电变变压压器器获获取取故障行波信号故障行波信号 试试验验线线路路全全长长9.3km，，人人工工接接地地故故障障点点在线路路末末端端配配电电变变压压器器一一次次侧侧。

在在试试验线路上分别进行了金属性接地和高阻接地故障试验验线路上分别进行了金属性接地和高阻接地故障试验6.4 典型应用典型应用976.4 典型应用典型应用金属性接地故障测距结果：金属性接地故障测距结果：距离变电站母线端距离变电站母线端9.2 km，测距误差为，测距误差为100 m （（3）配电线路行波故障测距）配电线路行波故障测距 986.4 典型应用典型应用高阻接地故障测距结果：距离变电站母线端高阻接地故障测距结果：距离变电站母线端8.9 km，测距误差为，测距误差为400 m （（3）配电线路行波故障测距）配电线路行波故障测距 996.4 典型应用典型应用lXC系系列列行行波波测测距距系系统统已已经经在在国国内内电电力力系系统统中中获获得得广广泛泛应应用用，，覆覆盖盖了了全全国国40%以以上的超高压输电线路上的超高压输电线路 典型应用包括：典型应用包括：–三峡电力外送、西电东送交三峡电力外送、西电东送交/直流输电线路直流输电线路–大同大同-北京北京500kV带串补电容交流输电线路带串补电容交流输电线路–晋东南晋东南-荆门荆门1000kV特高压交流输电线路特高压交流输电线路–云南云南-广东广东800kV特高压直流输电线路特高压直流输电线路–青藏铁路配电线路青藏铁路配电线路100内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200）） 1017. 现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案l行波测距组网的意义行波测距组网的意义1））通通过过联联网网，，各各行行波波测测距距子子站站的的信信息息可可以以上上传传到到调调度度中中心心，，并并进进一一步步发发送送到到GIS系系统统和和运运检检公公司司值值班班中中心心，，使使得得运运检检公公司司有有关关人人员员可可以以及及时时获获得得电电网网中中故故障障点点的的位位置信息，从而提高故障巡线的效率；置信息，从而提高故障巡线的效率；2））以以整整个个电电网网（（而而不不是是某某条条线线路路））为为监监视视对对象象，，通通过过行行波波测测距距联联网网，，可可以以促促进进电电网网中中各各行行波波测测距距子子站站之之间间的的信信息息共共享享，，解解决决跨跨地地区区线线路路的的测测距距问问题题，，实实现现广广域域的的电电网行波故障测距，从而提高行波测距系统的整体可靠性。

网行波故障测距，从而提高行波测距系统的整体可靠性1027. 现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案l行波测距组网的意义行波测距组网的意义故障暂态行波在电网中的传播示意图故障暂态行波在电网中的传播示意图1037. 现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案l利用利用2M通道组网通道组网重庆超高压局重庆超高压局500kV电网电网行波测距组网方案行波测距组网方案 104l利用利用2M通道组网通道组网内蒙古西部内蒙古西部500kV电网电网行波测距系统组网方案行波测距系统组网方案105内蒙古西部内蒙古西部500kV电网电网行波测距系统组网方案行波测距系统组网方案l利用电力数据网组网利用电力数据网组网1067. 现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案l利用电力数据网组网利用电力数据网组网湖北湖北500kV/220kV电网电网行波测距系统组网方案行波测距系统组网方案1077. 现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案l利用电力数据网组网利用电力数据网组网湖北湖北500kV/220kV电网电网行波测距组网系统数据流向图行波测距组网系统数据流向图 108贵州东部贵州东部220kV电网电网行波测距系统组网方案行波测距系统组网方案109l利用电力数据网组网利用电力数据网组网XC2000DPS100运检公司客运检公司客户端户端TAS2200主站主站路由路由器器WEB服服务器务器子站子站N综合数据通信网络综合数据通信网络子站子站2220kV行行波采集波采集500kV行行波采集波采集行波采集行波采集装置装置安全隔离安全隔离装置装置GIS安全隔离安全隔离装置装置子站子站1贵州电网行波测距系统组网方案贵州电网行波测距系统组网方案110l利用电力数据网组网利用电力数据网组网111内内 容容n电力线路故障测距技术发展概况电力线路故障测距技术发展概况n电力线路行波基本概念电力线路行波基本概念n电力线路暂态行波的产生机理电力线路暂态行波的产生机理n现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理n现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术nXC系列行波故障测距系统及其典型应用系列行波故障测距系统及其典型应用n现代行波故障测距组网方案现代行波故障测距组网方案n新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200））112TCP/IP网网络络8. 新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200））运检公司运检公司客户端客户端TAS2200主站主站WEB服服务器务器安全隔离安全隔离装置装置GIS安全隔离安全隔离装置装置l典型配置典型配置单机方式：人机接口、数据库和前置通讯功能集中在一台计算机上。

单机方式：人机接口、数据库和前置通讯功能集中在一台计算机上113TCP/IP网网络络8. 新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200））l典型配置典型配置运检公运检公司司主站数据主站数据库与库与通信服务通信服务器器WEB服服务器务器行波分析行波分析工作站工作站安全隔离安全隔离装置装置GIS安全隔离安全隔离装置装置TAS2200主站主站前、后台机方式：人机接口在工作站，数据库和前置通讯功能在服务器上前、后台机方式：人机接口在工作站，数据库和前置通讯功能在服务器上114l主要功能主要功能115l主要功能主要功能1168. 新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200））lWEB功能的实现功能的实现Ø一一般般WEB服服务务器器和和行行波波测测距距数数据据库库和和通通讯讯服服务务器器不不在在一一个个安安全全分分区区，，所所以以需需要要安装单向数据流的安全隔离装置安装单向数据流的安全隔离装置 Ø通通过过数数据据库库更更新新的的方方式式，，安安全全隔隔离离装装置置可可将将内内网网的的行行波波数数据据服服务务器器上上的的数数据据传传送送到到外外网网的的数数据据库库服服务务器器保保存存，，WEB服服务务器器读读取取外外网网的的数数据据库库数数据据更更新新WEB页页面面数据。

数据Ø外网的数据库服务器和外网的数据库服务器和WEB服务器可以合用一台服务器服务器可以合用一台服务器1178. 新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200））l与与GIS系统接口方案系统接口方案Ø由由于于TAS2200采采用用数数据据库库方方式式保保存存系系统统配配置置和和故故障障数数据据，，与与GIS系系统统的的集集成成方方式式可通过开放数据库访问方式可通过开放数据库访问方式ØTAS2200系统开放数据库的自动测距表，系统开放数据库的自动测距表，GIS系统自动读取该表获得数据系统自动读取该表获得数据1188. 新一代行波故障分析主站（新一代行波故障分析主站（TAS2200））l与与GIS系统接口方案系统接口方案119总结总结1））建建立立在在现现代代微微电电子子技技术术、、现现代代数数字字信信号号处处理理技技术术和和现现代代通通信信技技术术基基础础之之上上的的输输电电线线路路现现代代行行波波故故障障测测距距技技术术能能够够实实现现线线路路故故障障的的精精确确定定位位利利用用电电流流暂暂态态分分量量可可以以实实现现各各种种现现代代行行波波故故障障测测距距原原理理，，并并且且易易于于实实现现，，从从而而能能够够加加速速现现代代行行波波故故障障测距原理在电网中的实际应用；测距原理在电网中的实际应用；120总结总结2））从从现现阶阶段段来来看看，，综综合合利利用用故故障障、、故故障障分分闸闸和和重重合合闸闸产产生生的的暂暂态态行行波波，，并并建建立立以以双双端端测测距距为为主主，，而而以以单单端端测测距距为为辅辅的的优优化化组组合合行行波波故故障障测测距距模模式式，，能能够够同同时时提提高高故故障测距的可靠性和准确性；障测距的可靠性和准确性；121总结总结3））多多年年的的运运行行经经验验表表明明，，XC系系列列输输电电线线路路行行波波故故障障测测距距系系统统的的测测距距误误差差已已经经能能够够达达到到±200 m以内，这标志着输电线路现代行波故障测距技术已经达到实用化水平。

以内，这标志着输电线路现代行波故障测距技术已经达到实用化水平122总结总结4））为为了了进进一一步步发发挥挥行行波波测测距距系系统统的的作作用用，，有有必必要要建建立立全全省省联联网网的的行行波波故故障障测测距距系系统统，，并并在在省省调调设设立立专专门门的的行行波波故故障障分分析析主主站站，，负负责责收收集集各各行行波波测测距距子子站站记记录录的的暂暂态态行行波数据，同时将数据发送给输电波数据，同时将数据发送给输电GIS系统和运检公司值班中心系统和运检公司值班中心123谢谢大家！谢谢大家！124。