行波测距装置的研究

董原竹 周书民 汪志成

摘要：伴随着行波信号提取、高速数据采集、数据传输等相关技术的逐步成熟，多种行波故障测距装置先后被成功研发，国内外己有多种现代行波故障测距装置投入实际运行。针对现有的测距装置的不足，本文提出一种利用高压脉冲远，传感器以及信号采集的新的行波测距装置。

关键词：行波 测距 装置

经过了国内外近二十年的運行，行波故障测距装置应对现场复杂情况的经验也积累得越来越多。为行波测距技术的不断进步和行波理论研究的不断深入提供了大量的宝贵资料，对行波故障测距技术逐步走向完善起到了至关重要的作用。

下面对比较典型现代行波测距装置和系统做一简单的介绍。

1.测距装置国内外现状

（1）Hathaway行波测距装置

1992年，哈德威仪器公司（Hathaway Instruments Ltd， UK）研制的利用电流暂态分量的现代行波故障测距装置原型样机，在苏格兰电网进行了为期一年的试运行。1993年，该公司推出由行波采集单元和行波分析系统组成的正式的行波测距系统，并且集成了A、D、E三种行波测距原理。现场运行表明，该系统的故障测距误差 300m。

（2）B.C.Hydro行波测距系统

1993年，加拿大的不列颠哥伦比亚水电公司（British Colombia Hydro， CA）研制出双端法中的D型行波测距系统安装于不列颠哥伦比亚省的多个500kV变电所，覆盖线路总长度 5300km，缺点没有录波功能。实际运行表明，与哈德威仪器公司研制的行波测距装置的测距精度相似，该系统的故障定位精度 300m以内。

（3）科汇行波测距系统

1995 年， 山东科汇电气股份有限公司等单位联合研制出利用暂态电流的 XC-11型输电线路行波故障测距装置，2000年科汇电气有限公司又研制出XC-2000行波测距系统，在2008年，科汇电气有限公司再次推出的GX-2000电力为用户提供完整的动态故障记录及线路故障精确定位解决方案，故障测距误差小于500米。

（4）中国电力科学研究院WFL-2010输电线路故障测距系统

2002年，中国电力科学研究院研制的WLF-2010输电线路故障测距系统，基于D型行波测距原理，利用小波分析技术及模量分析方法对输电线路故障行波信号进行分析。该系统的测距精度在500m以内。

（5）山东山大电力SDL-7002行波测距系统

2009年，山东山大电力公司研制了SDL-7002行波故障测距装置。该装置在单端、双端这两种行波故障测距原理基础之上，通过小波变换技术和模量分析等其他行波分析方法，结合了多种行波故障测距优化算法。该系统已在聊城、唠山等站投入运行，目前运行状况比较良好。

2.装置总体设计

针对以上测距装置效率不高以及运营成本大的缺点，我们自行研究了一套行波测距装置，主要包括三个部分：高压脉冲信号源装置、高频行波传感器和高速采集模块。高压脉冲信号源装置对故障线路发出高压脉冲信号，经高频行波传感器采集到模拟行波电压信号，然后传输给高速采集模块进行记录、存取故障点行波信号，最后通过算法软件对数据进行处理以判定故障性质和故障点位置。

3.测距装置各部分介绍

测距装置由三部分组成，高压脉冲发生器，首先利用直流高压发生器对脉冲电容器进行充电，在牵引网线路发生故障跳闸后，闭合户外真空断路器，此时，脉冲电容器通过真空断路器对线路放电，在线路上产生高压脉冲。

第二部分由传感器组成高频行波传感器的检测原理是基于法拉第电磁感应定律。当行波过电压在导线上传播时，脉冲电流产生脉冲磁场，以 TEM 形式在导线中传播，磁力线为同心圆形式，沿磁力线的垂直方向放置感应线圈，使磁力线穿过该线圈，则脉冲磁场能够在线圈上产生感应电势。感应电势在线圈两端引起电压 U。高频行波传感器等效电路原理图如图1。

图1 高频行波传感器等效电路原理图

第三部分由数据采集卡组成，用来存储和数据的采集。接触网故障判定装置使用高速数据采集模块采集记录、存取故障点行波信号。高速数据采集模块为多通道独立采样，设有多种触发方式；采样频率为100MHz；数据的采集深度为64Kbit；采样精度为12Bit。

本文针对以往接触网故障测距装置的优缺点，进行了改进，提高了效率同时减小了生产成本。

参考文献：

[1]陈小川，贺威俊，王牣，高仕斌.电力牵引网故障测距与录波微机综合系统[J]. 电力系统自动化，1996，vol：4.

[2]于盛楠.配电网故障定位的实用方法研究[D].华北电力大学，2007.

[3]季涛.基于暂态行波的配电线路故障测距研究[D].山东大学，2006.

[4]古树平.客运专线电力电缆贯通线路故障定位[D].西南交通大学，2010.