【正文】 號(hào)到達(dá)母線的時(shí)間有延時(shí)，會(huì)影響故障距離計(jì)算的精度。兩者的波阻抗不同，架空線路的波阻抗一般在300～500之間，而電纜的波阻抗變化范圍較大，約在10～100之間。即按照行波在架空線及電纜中傳播的波速之比將電纜歸算為一定長(zhǎng)度的架空線，按等效線路計(jì)算后，再將測(cè)距結(jié)果還原為實(shí)際故障距離，即可消除波速度不連續(xù)的影響。設(shè)架空線波阻抗為ZJ，電纜波阻抗為ZD。電纜架空線架空線UU’圖 52 行波經(jīng)過混合線路變化示意圖 過渡電阻、故障初相角對(duì)檢測(cè)可靠性的影響分析為了排除干擾信號(hào)的影響，線路兩端檢測(cè)裝置對(duì)行波的檢測(cè)總要設(shè)置一定的幅值門檻。以單相接地故障為例。且設(shè)線路沒有損耗、兩出線的母線處電壓行波反射系數(shù)為0，則過渡電阻及故障初相角對(duì)檢測(cè)可靠性的影響如圖 53所示。因此，盡管存在不可檢測(cè)區(qū)域，但根據(jù)有關(guān)分析和現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際故障中其所發(fā)生的比例較小。一般做法是在控制中心配置一臺(tái)PC機(jī)作為行波測(cè)距系統(tǒng)主站，與轄區(qū)內(nèi)所有的現(xiàn)場(chǎng)行波測(cè)距裝置構(gòu)成行波測(cè)距系統(tǒng)。 MmmPC電話網(wǎng)裝置MMMM裝置裝置裝置圖 54 用PC機(jī)工作主站構(gòu)成的行波測(cè)距系統(tǒng)第 6 章 行波測(cè)距裝置及系統(tǒng)在研制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)行波測(cè)距裝置和超高壓輸電線路10年成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從2003年3月，科匯電氣有限公司開始研究鐵路自閉/貫通線路行波測(cè)距的原理和技術(shù)，并推出了相應(yīng)的測(cè)距裝置TXC－2000自閉/貫通線路行波故障測(cè)距系統(tǒng)。XC21行波采集裝置采用插箱式(4U /19英寸)單CPU(單片機(jī))結(jié)構(gòu)，它包括中央處理單元、高速數(shù)據(jù)采集單元、高精度時(shí)鐘單元及電源等插件，主要負(fù)責(zé)電流/電壓暫態(tài)信號(hào)的采集、緩存以及暫態(tài)啟動(dòng)，并生成啟動(dòng)報(bào)告，其中包括暫態(tài)行波觸發(fā)時(shí)刻(精確到1 μs)、觸發(fā)線路、觸發(fā)類型和電流/電壓暫態(tài)波形等信息。它由1臺(tái)普通計(jì)算機(jī)(PC)構(gòu)成，主要具有以下功能：1)自動(dòng)或人工遠(yuǎn)程提取廠站端行波采集與處理系統(tǒng)的暫態(tài)啟動(dòng)報(bào)告，并永久保存；2)自動(dòng)進(jìn)行雙端行波故障測(cè)距；3)提供人工波形分析功能以及基于匹配濾波器、小波變換和計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)的自動(dòng)波形分析功能，以便對(duì)單端和雙端行波故障測(cè)距結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和校正；4)歷史故障及測(cè)距結(jié)果統(tǒng)計(jì)、查詢。 系統(tǒng)工作原理在正常運(yùn)行過程中，XC21行波采集裝置內(nèi)的硬件邏輯控制回路對(duì)各通道信號(hào)按設(shè)定的采樣順序和采樣頻率自動(dòng)進(jìn)行高速采樣(每個(gè)通道的采樣頻率為1 MHz)和A/D轉(zhuǎn)換，且將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果自動(dòng)高速寫入當(dāng)前循環(huán)存儲(chǔ)器(CRAM)中。如果本次觸發(fā)有效，則置啟動(dòng)標(biāo)志。系統(tǒng)在故障處理程序中讀取XC21中央處理單元中的暫態(tài)啟動(dòng)報(bào)告，并通過公共電話網(wǎng)與線路對(duì)端所在變電所內(nèi)的行波采集與處理系統(tǒng)交換啟動(dòng)數(shù)據(jù)，進(jìn)而自動(dòng)顯示行波故障測(cè)距結(jié)果，包括故障發(fā)生時(shí)間、故障線路名稱、故障類型、故障距離等信息，然后向值班人員發(fā)出告警信號(hào)，并向行波綜合分析系統(tǒng)報(bào)告。當(dāng)故障線路兩端的行波采集與處理系統(tǒng)所記錄的故障暫態(tài)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到調(diào)度端的行波綜合分析系統(tǒng)后，該系統(tǒng)同樣可以自動(dòng)給出雙端行波故障測(cè)距結(jié)果。另外，為了降低造價(jià)，系統(tǒng)所監(jiān)視的線路中往往只有少數(shù)2回具有雙端測(cè)距功能，對(duì)其它線路的故障測(cè)距只能采用單端行波故障測(cè)距原理，而單端行波故障測(cè)距原理的實(shí)現(xiàn)則更需要對(duì)波形進(jìn)行分析。(3) 計(jì)算機(jī)輔助波形分析當(dāng)所監(jiān)視的線路不滿足雙端行波測(cè)距條件時(shí)，在絕大多數(shù)情況下，可以通過對(duì)暫態(tài)波形進(jìn)行人工分析獲得準(zhǔn)確的單端行波故障測(cè)距結(jié)果。利用數(shù)字濾波功能，可以將被分析的暫態(tài)波形劃分為不同的頻帶，從而可以對(duì)不同頻帶下的行波特征進(jìn)行對(duì)比，最終獲得可信度較高的故障測(cè)距結(jié)果。第 7 章 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)行結(jié)果為了驗(yàn)證行波故障測(cè)距技術(shù)在自閉/貫通線路上應(yīng)用的可行性及實(shí)用效果，在膠濟(jì)線的ZB配電室和QZ配電室、隴海線的GA配電室和HSG配電室分別安裝了TXC－2000行波測(cè)距系統(tǒng)，對(duì)其區(qū)間的自閉/貫通線進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)。其中包括25段共約2公里長(zhǎng)的電纜，其余為架空線路。人工試驗(yàn)中部分測(cè)試成功的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表71所示?？梢钥闯?，測(cè)距結(jié)果符合前述理論分析。其中兩相短路與三相短路試驗(yàn)的波形如圖 76～圖 78所示。本次試驗(yàn)測(cè)距最大誤差為1km。總體來看，測(cè)試成功率符合理論分析結(jié)論。針對(duì)其行波傳輸特點(diǎn)和線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，測(cè)距模式應(yīng)選用故障產(chǎn)生的電壓行波信號(hào)的線模分量，并采用雙端測(cè)距原理。由于線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、沿線環(huán)境惡劣，為進(jìn)一步提高行波測(cè)距的可靠性和精度，仍需要進(jìn)行大量的研究工作。具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)、適用性廣的優(yōu)點(diǎn)。其在輸電線路的成功應(yīng)用，證明了該技術(shù)達(dá)到了較高的實(shí)用化水平。根據(jù)分析，高阻接地故障失敗的原因是由于過渡電阻較高，超出了可檢測(cè)區(qū)域。對(duì)于三相短路故障，由于三相線路嚴(yán)格意義上的同時(shí)短路的可能性很小，一般均為兩相短路后再與第三條線路短路。 。可以看出，接地過渡電阻的存在，使得初始行波幅值變小，但裝置仍然成功測(cè)距。13kmZB配QZ配淄河200m圖 71 試驗(yàn)線路結(jié)構(gòu)示意圖 人工試驗(yàn)及結(jié)果于2003年10月16日、2004年11月19日、2004年12月28日分別進(jìn)行了三次人工接地和短路試驗(yàn)。以下以膠濟(jì)線路的裝置為例，介紹試驗(yàn)的基本情況。 主要技術(shù)特點(diǎn)TXC2000自閉/貫通線路行波故障測(cè)距系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)：1） 首次采用故障電壓暫態(tài)行波線模分量實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距的模式，不僅可以測(cè)量短路故障距離，還可測(cè)量小電流接地故障距離；2） 充分利用自閉/貫通線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及信號(hào)傳感器的配置，采用雙端原理測(cè)距，使得裝置易于實(shí)現(xiàn)，且具有較高的可靠性和靈敏度；3） 采用專門研制的高速數(shù)據(jù)采集單元對(duì)行波信號(hào)進(jìn)行采集、記錄與實(shí)時(shí)處理，并建立了以雙端行波測(cè)距為主、單端行波測(cè)距為輔的優(yōu)化組合測(cè)距模式，因而具有很高的可靠性；4） 采用小波變換技術(shù)檢測(cè)行波波頭起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)時(shí)間，從而將D型雙端現(xiàn)代行波測(cè)距原理的測(cè)距誤差控制在177。為此，本系統(tǒng)提供了與人工波形分析工具相配套的計(jì)算機(jī)輔助波形分析工具。在此環(huán)境下，可以象運(yùn)用示波器那樣對(duì)所記錄的暫態(tài)波形中各行波浪涌到達(dá)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)刻進(jìn)行測(cè)量，從而對(duì)自動(dòng)雙端故障測(cè)距結(jié)果進(jìn)行直接修正，并且可以獲得單端行波故障測(cè)距結(jié)果。(2) 人工波形分析在某些條件下，根據(jù)雙端行波測(cè)距算法所得到的測(cè)距結(jié)果未必可靠(尤其是GPS系統(tǒng)工作不正常時(shí))。當(dāng)?shù)靥幚頇C(jī)中的故障測(cè)距結(jié)果和暫態(tài)波形數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存放在系統(tǒng)硬盤中，并可隨時(shí)接受行波綜合分析系統(tǒng)和遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的查詢和調(diào)取。在XC21行波采集裝置中，由于采用獨(dú)特的軟、硬件設(shè)計(jì)，使得高速數(shù)據(jù)采集過程不受CPU的干預(yù)，從而解決了高速采集和CPU低速處理之間的矛盾。當(dāng)系統(tǒng)所監(jiān)視的任一路暫態(tài)信號(hào)瞬時(shí)超過設(shè)定的硬件門檻值時(shí)，高速數(shù)據(jù)采集單元中模擬比較回路的輸出信號(hào)(觸發(fā)信號(hào))將立即凍結(jié)高精度時(shí)鐘的當(dāng)前時(shí)間信息(含微秒數(shù))，并激活中央處理單元插件中的采集控制定時(shí)電路，經(jīng)過一定時(shí)間(約幾個(gè)毫秒)后高速數(shù)據(jù)采集電路自動(dòng)停止工作，同時(shí)向CPU發(fā)出一外部中斷信號(hào)。該系統(tǒng)既可以從廠站端的行波采集與處理系統(tǒng)獲取暫態(tài)啟動(dòng)報(bào)告，也可以從調(diào)度端的行波綜合分析系統(tǒng)獲取暫態(tài)啟動(dòng)報(bào)告，并具有故障分析、統(tǒng)計(jì)以及遠(yuǎn)程配置和診斷等功能。當(dāng)?shù)靥幚頇C(jī)由一臺(tái)工控機(jī)構(gòu)成，它負(fù)責(zé)接收、存儲(chǔ)來自XC21的暫態(tài)啟動(dòng)報(bào)告，并與安裝在線路對(duì)端所在變電所內(nèi)的行波采集與處理系統(tǒng)交換啟動(dòng)數(shù)據(jù)，從而自動(dòng)給出雙端行波故障測(cè)距結(jié)果。圖 61行波故障測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成行波采集與處理系統(tǒng)安裝在廠站端。行波測(cè)距系統(tǒng)只在故障后一段有限的時(shí)間內(nèi)使用電話線，其他時(shí)間該線路仍然可以供通話使用，這就顯著地降低了測(cè)距系統(tǒng)通信投資與費(fèi)用。圖 53 過渡電阻及故障初相角對(duì)檢測(cè)特性的影響示意圖 通信問題的解決雙端測(cè)距法需要知道線路對(duì)端裝置記錄的初始故障電壓行波到達(dá)的準(zhǔn)確時(shí)間，因此，需要解決數(shù)據(jù)通信遠(yuǎn)傳問題。實(shí)際線路中，由于行波在傳輸過程中存在損耗和衰減，其可檢測(cè)區(qū)域?qū)⑦M(jìn)一步縮小。對(duì)于10kV系統(tǒng)。影響初始電壓行波幅值的因素除了混合線路、線路負(fù)荷外，還有故障點(diǎn)過渡電阻和故障瞬間電壓初相角的大小。由于在一個(gè)阻抗不匹配點(diǎn)的折射行波在相鄰的阻抗不匹配點(diǎn)還會(huì)反射回來，因此在工程上，可以忽略長(zhǎng)度在100米以內(nèi)的電纜對(duì)行波衰減的影響。以架空線路為基準(zhǔn)，將電纜線路歸算為長(zhǎng)度為的架空線路，則整條線路等效為總長(zhǎng)度為、波速度為的單一架空線路?；旌暇€路對(duì)行波測(cè)距的影響主要體現(xiàn)在：由于波速度不同對(duì)測(cè)距精度的影響，以及波阻抗的不同增加了初始電壓行波信號(hào)的衰減程度。利用小波變換在信號(hào)奇異性檢測(cè)方面的作用可以提高行波到達(dá)時(shí)刻標(biāo)定的準(zhǔn)確性。時(shí)鐘每秒由來自GPS同步時(shí)鐘的1PPS（秒）脈沖同步（清零）一次，由于GPS同步時(shí)鐘的1PPS秒脈沖同步精度是1us，計(jì)數(shù)器輸出值的精度也就為1us。長(zhǎng)期以來由于沒有相對(duì)經(jīng)濟(jì)可靠的時(shí)間精確同步技術(shù)，雙端測(cè)距方法沒有得到很好地發(fā)展。為了保證行波測(cè)距分辨率在500米以上，行波信號(hào)采集頻率一般不應(yīng)少于500KHz，使用常規(guī)的由微處理器直接控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）的方式很難實(shí)現(xiàn)。因此，利用系統(tǒng)已有的線路TV可獲得所需要的行波信號(hào)。而只有作為主供端時(shí)，母線TV才能感受到線路電壓的變化。自閉/貫通線路單端電壓電流信號(hào)互感器的配置如圖 51所示。由于中性點(diǎn)為不接地方式，自閉/貫通出線一般只有兩相（A相和C相）線路裝有TA。由于自閉/貫通線路結(jié)構(gòu)的特殊性，行波測(cè)距技術(shù)應(yīng)用中又面臨著一些新的問題和難點(diǎn)。 自閉/貫通線路行波測(cè)距模式綜合本章的分析過程，將行波故障測(cè)距理論應(yīng)用到自閉/貫通線路時(shí)，應(yīng)采用電壓行波信號(hào)的線模分量，并基于雙端測(cè)距原理。對(duì)于接地故障，根據(jù)行波地模分量和線模分量均可確定故障位置。同理，對(duì)于兩相或三相接地并短路故障，其行波測(cè)距原理可完