【正文】 暫態(tài)行波分別向M,N運(yùn)動(dòng)，到達(dá)M,N后，暫態(tài)行波將發(fā)生反射，反射波經(jīng)故障點(diǎn)再到M,N，所以在M,N點(diǎn)將檢測(cè)到2個(gè)波頭，設(shè)在M點(diǎn)測(cè)到 2個(gè)波頭之間的時(shí)間差為△t 1速度v1，由此可以M點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的距離。則在M 點(diǎn)對(duì)于線模分量有： （22）??tvxM??1在M點(diǎn)對(duì)于零模分量有： （23）t20其中：f和x是未知量，消去t得： （24）??0112vtxM??此算法利用第一次到達(dá)檢測(cè)端的零模分量計(jì)算，波頭衰減少，易于檢測(cè)，結(jié)果誤差小。B 型法最大的優(yōu)點(diǎn)是不受來自系統(tǒng)中波阻抗不連續(xù)點(diǎn)反射波的影響，但它需要實(shí)時(shí)通道，因而其可靠性和測(cè)距精度直接受通道的影響?；诖耍岢隽讼ゲㄋ俚臏y(cè)距算法,設(shè) , , .fRl。我國(guó)學(xué)者在20世紀(jì)70年代對(duì)C型原理進(jìn)行了深入研究，并研制出相應(yīng)的故障探測(cè)裝置。另外，D型原理還需要通道，以實(shí)現(xiàn)兩端故障信息(即故障觸發(fā)時(shí)刻) 的交換。根據(jù)所檢測(cè)反射波性質(zhì)的不同，可以將其分為4種運(yùn)行模式，即標(biāo)準(zhǔn)模式、擴(kuò)展模式l 、擴(kuò)展模式2和綜合模式。目前電力市場(chǎng)上所采用的 GPS 時(shí)鐘設(shè)備品種較多,大同小異,通過搜索鎖定 46 顆衛(wèi)星,計(jì)算出精格林威治時(shí)間,并發(fā)出校時(shí)信號(hào)。對(duì)于時(shí)鐘的同步也提出了嚴(yán)格的要求,希望能夠達(dá)到 1 ms 甚至 μs 級(jí)的精度。各個(gè)制造廠商以及用戶對(duì)同步的要求是各不相同的,有些使用不同幅值、不同頻率、不同時(shí)延的脈沖同步方式,而有些使用標(biāo)準(zhǔn)的串行編碼方式,比如 MSF 格式或 IRIGB 格式,用戶大多喜歡使用當(dāng)?shù)貢r(shí)鐘格式(比如北京時(shí)間)而不喜歡使用 UTC 時(shí)鐘格式。(1)GPS 信號(hào)接收器:用于接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào),輸出時(shí)間精度為 1μs 的 1PPS 脈沖,并經(jīng) RS232 口輸出 UTC 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、日期及接收器所處位置等信息,接收器天線裝在 1 個(gè)直經(jīng)約 3cm、高約 8 cm 的塑料圓棒內(nèi),天線一般應(yīng)安裝在房頂上,以便有開闊的視野。(5)MSF、IRIGB、BCD 接口:按照各自的標(biāo)準(zhǔn)格式輸出時(shí)間、日期碼。(3)利用 GPS 全球定位系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)。第三種同步方式是目前最理想的同步方式,即 GPS 時(shí)鐘同步方式。2 相位測(cè)量為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,需要控制系統(tǒng)中關(guān)鍵點(diǎn)位間的電壓相位差。而利用廣播電臺(tái)或類似手段的對(duì)時(shí)方式顯然是不適合的,它們的對(duì)時(shí)誤差是毫秒級(jí)的,而 1 ms 對(duì)于 50Hz 系統(tǒng)來說就是 18 度的相位差,是絕對(duì)不能接受的。由此產(chǎn)生由故障點(diǎn)向線路兩端運(yùn)動(dòng)的電流行波浪涌,假設(shè)線路全長(zhǎng)為 L,行波的傳播速度為 V,故障后在線路兩端 M、N 接收到故障初始行波浪涌的時(shí)間分別為 Tm、Tn。利用GPS 衛(wèi)星時(shí)鐘的 1 PPS 秒脈沖與串行口時(shí)間信息 ,就可以很容易地滿足誤差要求。其中桂冶線的桂冶 604 斷開，處于熱備用狀態(tài)。根據(jù)前面的基本前提與要求，分析可得：（1）大塘沖變是終端變，而團(tuán)大線又是最長(zhǎng)的線路。株冶變必須安裝故障行波定位裝置。（4）與滴水井變相同的理由，為確保云滴線和云團(tuán)線的故障定位，云田變宜安裝故障行波定位裝置。且有些變電站可通過其他站的定位系統(tǒng)來定位，如當(dāng)葉子沖變不安裝定位系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)葉白線上或葉團(tuán)線發(fā)生故障時(shí)，可通過云田或者株冶和團(tuán)山變檢測(cè)到波頭的時(shí)間來達(dá)到精確定位。側(cè)重點(diǎn)考慮長(zhǎng)線路：團(tuán)大線、團(tuán)滴線、云團(tuán)線的準(zhǔn)確定位。如當(dāng)?shù)嗡妇€近側(cè)發(fā)生故障時(shí)，由云滴()傳輸?shù)男胁ú^與從團(tuán)滴()和團(tuán)云（ ）線傳輸?shù)男胁ú^到達(dá)時(shí)刻相差不大，就要求行波檢測(cè)回路能準(zhǔn)確檢測(cè)到第一個(gè)波頭。最初是由加拿大大不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBC）的 教授創(chuàng)立的，而后又經(jīng)過很多專家共同努力而日臻完善。本章采用 EMTP 仿真分析，仿真模型如圖 ，穿芯式行波傳感器是測(cè)量電容性設(shè)備（電容式 CT、變壓器套管、穿墻套管等）地線上的電流突變信號(hào) ,本仿真檢測(cè)變壓器套管地線上的電流信號(hào)。仿真分析考慮了變電站對(duì)地電容，線路阻波器，CVT等的影響，力爭(zhēng)仿真模型接近株洲地區(qū)電網(wǎng)實(shí)際的系統(tǒng)。則各變電站檢測(cè)到的變壓器套管地線上的電流行波信號(hào)即是穿芯式行波傳感器的輸入信號(hào)和母線零序電流信號(hào)即表示為 CVT 開口三角形的行波信號(hào)如下：(file 。 xvar t) c:T0 [ms]40200204060[mA]圖 團(tuán)山變檢測(cè)到的信號(hào)波形(file 。 xvar t) c:W0 [ms]4.[mA]圖 云田變檢測(cè)到的信號(hào)波形(file 。 xvar t) c:B0 [ms]5051015202530[mA]圖 白馬垅變檢測(cè)到的信號(hào)波形(file 。 xvar t) c:G0 [ms]202468101214[mA]圖 桂花變檢測(cè)到的信號(hào)波形表 31 為各變電站的行波信號(hào)的波頭到達(dá)時(shí)刻和幅值表站名第一個(gè)非零值到達(dá)時(shí)刻(μs)幅值(A)站名第一個(gè)非零值到達(dá)時(shí)刻(μs)幅值(A)站名第一個(gè)非零值到達(dá)時(shí)刻(μs)幅值(A)大塘沖 云田 株冶 團(tuán)山 滴水井 桂花變 葉子沖 白馬垅 從以上圖和表可以看出：（1）當(dāng)發(fā)生故障時(shí),安裝在變壓器套管地線上的穿芯式行波傳感器和 CVT 開口三角形上都能檢測(cè)到故障行波信號(hào)。如在大塘沖檢測(cè)到的行波波速為 *108m/s 而在桂花變檢測(cè)到的行波波速為 *108m/s。 考慮 110Kv 電網(wǎng)時(shí)分析如要考慮株洲地區(qū) 110Kv 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí),其 220Kv 與 110Kv 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)概況圖如下:空 洲水 電 站株西團(tuán)山網(wǎng)嶺大 塘沖南華滴水井烈士 塔石子 嶺月形山株洲電廠株冶桂 花云田蓮花葉子 沖至酃湖白馬垅至 朝陽(yáng)5 0 0 K v 變 電站2 2 0 K v 變 電站1 1 0 K v 變電站2 2 0 K v 線 路1 1 0 K v 線路待 建線路1 4 . 6 9 71 4 . 3 5 51 2 . 76.76010.1619.6144 . 8 5 21 5 . 7 1 71 4 . 9 6 92 . 9 4 52 . 9 1 25 . 5 3 42 . 9 3 03 . 6 8 17 . 6 3 910.01518.72120.92933.3536 1 . 5 1 790.22237.3283 2 . 8 4 99 . 4 8 04 . 0 7 91 0 . 0 0 06 8 . 1 7 3 5 0 . 8 6 02 9 . 1 3 04 1 . 1 2 455.527圖 株洲地區(qū) 220K v 和 110Kv 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如考慮 110Kv 電網(wǎng),則株洲地區(qū)有 110Kv 線路 16 條，故障定位方案要能夠盡可能多地定位線路，而且又要考慮株洲電網(wǎng)的發(fā)展和考慮投資等方面的因素。用 EMTP 對(duì)株洲電網(wǎng)的 110Kv 線路進(jìn)行仿真，其仿真圖如圖 ：圖 110Kv 電網(wǎng)仿真結(jié)構(gòu)圖 假設(shè)在白馬垅與桂花間距桂花 5Km 發(fā)生故障發(fā)生單相接地。 xvar t) c:GUAI [ms][A]圖 桂花變檢測(cè)到的信號(hào)波形(file 。 xvar t) c:YE [ms][A]圖 葉子沖變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:LIAN [ms][A]圖 蓮花變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:NAN [ms]4184264870[mA]圖 南華變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:YEI [ms]4184264870[mA]圖 月形山變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:SI [ms]15051015202530[mA]圖 石子嶺變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:DE [ms]21471013161922[mA]圖 滴水井變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:DA [ms][mA]圖 大塘沖變檢測(cè)到的行波信號(hào)表 32 為各變電站的行波信號(hào)的波頭到達(dá)時(shí)刻和幅值表站名第一個(gè)非零值到達(dá)時(shí)刻(μs)幅值(A)站名第一個(gè)非零值到達(dá)時(shí)刻(μs)幅值(A)站名第一個(gè)非零值到達(dá)時(shí)刻(μs)幅值(A)桂花 團(tuán)山 石子嶺 白馬垅 南華 烈士塔 葉子沖 株西 滴水井 云田 月形山 網(wǎng)嶺 蓮花 株電 大塘沖 從以上分析可以看出，當(dāng)把 110Kv 電網(wǎng)考慮到故障定位系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)在 110Kv 系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在 110Kv 變電站都能檢測(cè)到故障行波信息。僅考慮 220Kv 電網(wǎng)時(shí)，故障行波定位裝置安裝在五個(gè)變電站，當(dāng)考慮 220Kv 和 110Kv 電網(wǎng)時(shí)，故障行波定位裝置安裝10 個(gè)變電站就可對(duì)株洲電網(wǎng)的 110Kv 和 220Kv 輸電網(wǎng)進(jìn)行故障定位。故障記錄單元接收行波傳感器輸出的故障行波信號(hào),硬件檢測(cè)行波到達(dá)的初始波頭,啟動(dòng)全球定位系統(tǒng)( GPS) 時(shí)鐘單元記錄初始波頭到達(dá)時(shí)刻。軟件的總體功能框圖如圖 所示。數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元主要完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，故障信息的存儲(chǔ)與查詢。另外，在實(shí)際電網(wǎng)中，不可避免地出現(xiàn)干擾數(shù)據(jù)，為了保證定位計(jì)算的正確，必須對(duì)數(shù)據(jù)過濾，剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。故障計(jì)算單元的工作流程如圖 所示。如果不需要計(jì)算，則轉(zhuǎn)步驟(5)。 GPRS 無線通信單元行波定位主機(jī)與電網(wǎng)中分散分布的行波定位裝置、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通信通過 GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)。GPRS 模塊上電后自動(dòng)撥號(hào),通過 DNS 查詢到與固定域名對(duì)應(yīng)的 IP ,自動(dòng)與服務(wù)器建立 TCP 連接。地理信息包括變電站名稱、編號(hào)，線路距離信息（考慮非直線距離） 、名稱、編號(hào)、桿塔編號(hào)及地理位置等。 應(yīng) 用 程 序 SERVER Provider SQL SERVER數(shù) 據(jù) 庫(kù) 圖 訪問數(shù)據(jù)庫(kù) 是一種全新的數(shù)據(jù)訪問編程模式，它構(gòu)建于 ADO(ActiveX Data Object)的基礎(chǔ)之上。 故障信息發(fā)布單元故障信息發(fā)布單元基于 Web 服務(wù)器，采用 B/S 模式設(shè)計(jì)。故障信息的發(fā)布基于 ASP 技術(shù)支持，ASP 是服務(wù)器端的腳本執(zhí)行環(huán)境，可用來產(chǎn)生和執(zhí)行動(dòng)態(tài)的高性能的 WEB 服務(wù)器程序。瀏 覽 器 Web服 務(wù) 器(IS)要 求 下 載 文 件HTP通 信 協(xié) 議文 件 下 載 使 用 了 ADO對(duì) 象的 .SP技 術(shù)SQL ERV 20 數(shù) 據(jù) 庫(kù) ODBC驅(qū) 動(dòng) 程 序圖 故障信息發(fā)布流程 軟件測(cè)試為了驗(yàn)證軟件。用戶通過瀏覽器對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的變電站、線路的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、排序，了解電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)；還能對(duì)歷史故障通過線路或者時(shí)間為序進(jìn)行查詢，了解電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。Web 服務(wù)使調(diào)度人員能夠在任何地點(diǎn)通過 Web 訪問主機(jī)服務(wù)器，來得到電網(wǎng)到目前為止的所有故障信息。與數(shù)據(jù)源的連接通過 Connection 對(duì)象來實(shí)現(xiàn)，對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送、修改、運(yùn)行存儲(chǔ)以及返回和檢索操作則是由 Command 對(duì)象實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問是數(shù)據(jù)處理中的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接通過 來實(shí)現(xiàn)。故障發(fā)生后 ,故障定位裝置通過 GPRS 模塊將故障行波數(shù)據(jù)發(fā)送至 GPRS 網(wǎng)絡(luò),然后由 GPRS 服務(wù)商轉(zhuǎn)接入 Inter ,服務(wù)器通過Inter 接收每個(gè) GPRS 模塊發(fā)出的故障行波數(shù)據(jù) ,進(jìn)行故障定位計(jì)算,建立故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)。主機(jī)服務(wù)器通過域名服務(wù)器(DNS) 注冊(cè)服務(wù)器的動(dòng)態(tài) IP , 并偵聽指定的端。5) 判斷所有事件是否計(jì)算完畢。2) 讀取一次故障事件數(shù)據(jù)，包括各變電站行波定位裝置記錄的故障初始行波到達(dá)時(shí)刻和斷路器狀態(tài)，判斷是否需要計(jì)算。最后，為了識(shí)別多次故障，對(duì)一次上傳的故障數(shù)據(jù)按定位裝置識(shí)別連續(xù)故障的能力（一般為 ）分為多次事件，一次事件代表一次故障。 平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，以 SQL Server 2022 為數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。故障計(jì)算單元根據(jù)電網(wǎng)中變電站行波定位裝置記錄到的初始行波到達(dá)時(shí)刻，按基于網(wǎng)絡(luò)的行波故障定位算法準(zhǔn)確計(jì)算故障點(diǎn)位置。正由于此方法精確可靠，本章設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)的故障行波定位軟件。并對(duì)各個(gè)不同時(shí)期的株洲電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行分析。 小結(jié)本章對(duì)株洲地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并針對(duì)株洲電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出了故障行波定位方案網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。 xvar t) c:WAN [ms]