浅析行波测距技术在500kV输电线路上的运用

摘 要：近年来，我国电力系统快速发展，主要表现为高压线路增多、输电距离的扩大、输电线路所处的地理环境越来越复杂多样。伴随着电力系统的飞速发展，准确排查线路故障、保障供电系统稳定性、维护电网安全显得尤为重要。实践证明，行波测距技术的发展，为提高故障测距的准确度，维护电网安全具有十分重要的意义和作用。

关键词：故障测距;行波;故障定位

行波测距技术根据行波在故障点和实际测量点之间传播的时间差来测量故障距离，对准确判定输电线路故障点，快速排查故障，减少因停电造成的经济财产损失具有重要的意义和作用。

1 常见故障测距方法

输电线路在工作过程中，出现故障是在所难免的。输电线路发生故障，会造成局部地区的停电，影响居民的正常生产生活，带来生活中的种种不便;严重的甚至会威胁人民的生命财产，造成无法弥补的损失。因此，定期排查输电线路，准确进行故障定位是非常重要的。在实际操作中，我们根据工作原理的不同把高压电路故障定位方法分为：故障分析法、阻抗法和行波法。

（一）故障分析法

所谓故障分析法，就是利用故障发生之时所记录下来的电流量和工频电压等参数，通过计算分析的方法获得故障点的距离。输电线路发生故障之时，在已知线路参数和系统运行方式的前提下，把测定点电压、电流量作为故障点距离的函数，用发生故障时所记录的电压和电流值进行计算分析，从而得到故障点的位置。故障分析法的优点在于操作简单，缺点是容易受到故障点过渡阻抗和系统本身阻抗的影响，故障测距的精度有待提高。

（二）阻抗法

阻抗法以工频电气量为基础，可以分为单端数据测算方法和双端数据测算方法，计算方法是建立电压平衡方程。阻抗法的原理：用故障发生时测量得到的电压、电流的数值来计算分析故障回路的阻抗值，再根据阻抗值与线路长度二者成正比的关系来推断故障的大致位置。其中，单端数据测距算法采用输电线路的单侧电压、电流信号，具有原理简单、易于操作、设备费用低等优点;但定位的准确度较差。双端数据测距算法的分布参数模型十分精确，从理论上讲不受故障点过渡电阻和故障类型的影响。伴随着近年来光纤设备的普及和全球定位系统的推广使用，双端阻抗法在数据的同步传输和波形鉴定方面不断发展。与操作简单的单端法相比，双端法具有计算复杂、设备费用高、需要同步和通讯配合使用等缺点。

（三）行波法

行波法最早兴起于本世纪40年代，于60年代广泛传播并逐渐成为电力领域的研究热点。行波法以行波传输理论为基础，通过测定电压、电流行波在线路上的时间来计算故障距离。值得注意的是，电压、电流行波在输电线路上有固定的传播速度，约等于光速。当输电线路发生故障时，测定故障点产生的行波到母线之间的时间，从而计算出故障点的具置。行波测距法可以分为A、D、C、E四种方法。

A型方法：测定故障发生时，故障点产生的行波在测量点与故障点之间往返的时间差，结合波速度之积来进行故障测距。

D型方法：测定故障发生时通信通道获得故障点行波到达线路两端的时间差，结合波速度之积来进行故障测距。

C型方法：在故障发生之时，利用发射装置对线路的一端施加一个高频或者进行直流脉冲，然后测定行波从发射装置到故障点之间的往返时间，最终实现故障测距。

E型方法：重合闸单端电流行波法。

以上四种方法中，A型方法和C型方法属于单端法，操作相对简单;D型方法属于双端法，强调双端信息的同步性。相比之下A、D型两种方法更适合输电线路瞬间故障。A型方法原理简单，设备费用低，不受阻抗和过渡电阻的影响，对确定行波到达时间、信号采集的要求相对较高。D中方法采集故障点产生的行波第一次到达两端的信息，需要GPS技术的配合。四种方法各有优势、相互补充，伴随着近年来电力技术和计算机技术的发展，行波测距法在理论上和实践上不断进步，显示出巨大的优越性。

2 行波测距法在500kV输电线路的应用

（一）行波测距技术在500kV输电线路的应用现状

行波测距技术是现阶段输电线路故障测距中最常用的测距技术，具有易于操作、设备费用低、计算简单、准确度高等优点。现代行波故障测距系统主要包括四个部分，分别是行波采集与处理系统、行波的综合分析系统、远程维护系统以及通信网络系统。目前，WFL2010双端行波测距装置已经被南方电网500kV所采用。WFL2010采用双端行波测距的方式，测定输电线路故障发生时产生的信号，计算故障行波到达线路两端的时间差，从而确定故障的位置，测距误差≤500m。北京超高压公司的35条500kV线路也完成了行波测距技术与MIS网的组网工作，系统投入使用后，故障点和波形数据能够在线路跳闸后的几分钟内传送到测控中心，为输电线路的排查和故障抢修赢得了宝贵时间，提高了供电的稳定性和可靠性，减少因停电造成的经济财产损失。

（二）工作方法

（1）测距系统

500kV输电线路的测距系统大多数由一个测距主站和多个测距终端组成，大型的输电线路也可能有多个测距主站，负责区域信息综合分析。测距主站的工作人员可以通过主站显示屏第一时间获得测距结果，实现对测距工作的全称掌控。

（2）工作原理

测距终端的工作职能是进行故障的检测、判断以及行波信号转换，并向测距主站进行数据传输。测距主站可接受各个测距终端所传递的故障数据，并对故障数据进行处理分析，显示和保存由故障数据分析出的定位结果，还可以进行数据、波形变化等有关文件的打印。此外，测距主站可以对各个测距终端实行远程控制，不同的测控总站可实现资源共享，从而有效的提高测距速度，为排除输电线路故障赢得宝贵时间。

（3）具体计算方法

上文提到，行波法以行波传输理论为基础，通过测定电压、电流行波在线路上的时间来计算故障距离。电压、电流行波在输电线路上有固定的传播速度，约等于光速。当输电线路发生故障时，测定故障点产生的行波到母线之间的时间，从而计算出故障点的具置。根据上述原理，通过简单的数学计算就可以计算出故障距离，具体方法如下：

单端法的计算公式

Ld = （1/2）V・Δt

Δt--行波第一次到达测量端与行波从故障点返回到测量端的时间差;

V--行波传播速度;

双端法的计算公式

设行波达到线路两端的时间分别为t1和t2，可知

Ls=（1/2）・[L+（t1-t2）V]

3 工作展望

行波测距技术是一种操作性强、测距精度高的故障测距方法。在故障排除的实际操作中，具有非常强大的优越性。与其他类型的故障测距方法相比，行波测距法无论是单端法还是双端法，都具有高精度的测量水平，节约了大规模线路巡查的宝贵时间，为输电线路的故障排查提供了可靠依据。随着信息技术的发展和全球定位系统的普及，电力工作人员应该在故障测距和排除中充分发挥计算机的作用，运用计算机的强大性能，提高工作效率，节约人力物力财力。积极引进和学习国外的先进技术，提高自主创新能力，从实践中不断发展行波测距技术，不断提高专业素质，为国民经济的发展提供强大的电力支持。

4 结语

实践证明，行波测距技术是一种值得在实际工作推广使用的故障测距技术，其优越性在于实用性强、操作简单快捷、测距精度高等。行波测距技术的在500kV输电线路上推广使用可以有效提高供电的稳定性和可靠性，促进电力工业的飞速发展。

参考文献：

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