输电线路行波法故障测距的分析

安洁

摘要：输电线路在电力系统中非常重要。本文对输电线路故障测距的方法进行了介绍，主要对行波法进行了研究，并对单、双端行波测距法的各自原理、特点进行分析，文末对故障测距的研究和发展前景进行了展望。

关键词：输电线路；行波法；故障测

1 故障测距方法

故障定位方法依据不同的原理，主要分成阻抗法、故障分析法和行波法等。

（1）阻抗法。

阻抗法根据工频电气量，利用故障时测量到的电流、电压量来求出故障回路的阻抗，通过构造电压平衡方程，由于线路长度与阻抗成正比，利用数值分析方法即可得到故障点与测量点之间的电抗，因此可求出故障的大致位置。

（2）故障分析法。

故障分析法是利用故障时记录的电流电压数据，经过分析计算，计算出故障点到测量点之间的距离。提出专家系统来对故障录波数据进行集中处理，并确定切实可用的联网方案，因此可以解决不同型号录波器的联网和数据传送问题。

（3）行波法。

行波法的原理为：当输电线路发生故障时，将会产生电流、电压行波，行波以接近光速的速度向线路两端传播。通过测量故障出现时的电流、电压行波在线路上传播的时间，计算出故障距离。

2 行波测距法

行波测距法主要通过高频故障时暂态电流、电压行波或者断路器重合闸时出现的暂态信号等来确定故障点位置。其主要可分为A、B、C、D、E、F六种测距方法，A型、D型利用故障信号；B型、C型需要外加信号源；E型利用断路器的重合闸信号；F型则利用断路器的分闸信号。其中，A、C、E、F为单端测量法，B、D为双端测量法。目前，行波法故障测距主要采用基于单端电气量的A型和基于双端电气量的D型两种方法。

3 单端行波测距法

当线路出现故障时，故障点处的电压发生突变，从故障点产生向线路两端传播的高频故障暂态行波，行波在线路中波阻抗不连续的点和故障点处不断的反射和折射。在测量点能捕获到初始行波浪涌，从而得到其与第二个行波浪涌到达测量点的时间差，由于行波在线路中传播的速度近似于光速，故可求得故障点与测量点之间的距离。

（1）故障点在线路的中点以内。

当故障点F在线路的中点以内，靠近测量点M时，如图1所示：

（a）行波传播示意图（b）行波浪涌传播示意图

装置捕捉到的到达测量点的第二个行波浪涌通常为初始行波浪涌在故障点的反射波。初始行波浪涌与反射波浪涌的时间差即为行波从测量点M到故障点F的两倍，由于行波波速已知，可计算出测量点M到故障点F的距离为

s=12v（t2-t1）

s为测量点M到故障点F的距离，t1、t2分别为初始行波和反射波到达测量点M的时刻，v为行波波速。

（2）故障点在线路的中点以外。

当故障点F在线路的中点以外，靠近对端母线N时，如图2所示：

此时，捕捉到的第二个到达测量点M的行波浪涌是对端母线N反射从而透射过故障点F的行波浪涌。对端母线反射波与故障初始行波的时间差即为行波从故障点F传播到对端母线N的时间的两倍，由于行波波速已知，便可计算出对端母线N到故障点F的距离为：L=12v（t2-t1）

L为对端母线N到故障点F的距离，t1、t2分别为初始行波和对端母线反射波到达测量点的时刻，v为行波波速。

4 双端行波测距法

基于双端电气量的D型行波测距法的原理是：线路出现故障后，会产生向线路两端传播的电流或者电压信号，借助初始行波浪涌到达线路两端的时间差，利用时间差的绝对值进行计算，求解得到故障点到线路两端的距离。初始行波浪涌向线路两端传播的示意图如图3所示。

如图3所示，设在T0时刻发生故障，故障初始行波浪涌传播到线路两端的时间分别为tM、tN，故障点F与线路两端之间的距离分别为SM、SN，线路总长为L，行波波速为v。则有

基于双端电气量的D型行波测距法需要检测反射波和折射波，得到初始的两个波头，测量波头浪涌先后到达测量点的时间差，从而确定故障出现的位置。

5 结语

伴随着电网建设的快速发展，高电压、长距离、大容量输电线路以其经济性、可靠性以及实用性得到了广泛的应用，而输电线路发生故障的情况也呈逐年上升的趋势。因此，研究输电线路故障时的行波测距法，有着重要的经济效益和社会效益。

參考文献：

[1]赵耀新.输电线路单端行波法故障测距的分析.广东科技，2009，（221）：239.

[2]杜茵.故障测距的方法及应用.科技创新导报，2008，（5）：6163.

[3]李世雄.小波变化及其应用.高等教育出版社，1997.