【正文】 VT)地線上的電流暫態(tài)信號，從而間接反映線路電壓暫態(tài)信號。20世紀90年代，隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的民用化，線路兩端高精度同步時鐘信號的獲取不再是一個難題，D型原理的實現(xiàn)成為可能。A型、D型都是在以前A 型、D型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，基本思想沒有太大的變化。新的現(xiàn)代數(shù)字信號處理算法一一小波變換的出現(xiàn)，促進了故障行波定位理論的進一步發(fā)展。 國內(nèi)外故障行波定位的應(yīng)用及研究對于單端故障行波定位來說，故障點反射行波的檢測是關(guān)鍵問題之一，常用的行波單端故障定位算法有求導(dǎo)數(shù)法、相關(guān)法、匹配濾波器法和主頻率法。匹配濾波器法是建立在相關(guān)法基礎(chǔ)之上的方法，它可通過使用高通濾波器來反映行波波頭分量以提高定位可靠性，并已在實際中應(yīng)用但其定位結(jié)果受母線端所連輸電線數(shù)目等因素的影響。隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS) 的廣泛應(yīng)用，利用GPS 衛(wèi)星信號可以獲取精度在1181。為了保障我國電網(wǎng)的安全運行，應(yīng)該基于我國研制的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)來開發(fā)精確的時間同步裝置。北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)同步相量測量技術(shù)中，有效解決了該技術(shù)在廣域監(jiān)測的時鐘源可靠性問題。為此，有人提出利用小波分析提取行波波頭一定頻帶的行波分量，進而計算對應(yīng)頻率的波速，但沒有說明如何選取用于故障定位的具體行波頻帶，沒有提出與其頻帶相對應(yīng)的行波波速測量方法，無法應(yīng)用于故障定位裝置。（2） 對行波故障測距方法進行詳細分析,并對相關(guān)技術(shù)如 GPS 時鐘等的研究。2 行波故障定位理論及關(guān)鍵技術(shù)的研究 行波理論詳述早期行波法故障定位誕生于20世紀40年代末，由于暫態(tài)行波的傳播速度比較穩(wěn)定(接近光速 )，人們認識到檢測故障線路上暫態(tài)行波在母線與故障點之間的傳播時間可以測量故障距離。這種原理的主要缺點是不能區(qū)分來自故障點的反射波和系統(tǒng)中其它波阻抗不連續(xù)點的反射波，因而可靠性較差。 （21）21tvx??但是，在這種方法中，在單相接地故障的情況下，行波的第2個波頭很難測到，原因是線路上的電阻使行波衰減，第2個波頭在故障點和檢測點之間來回2趟，衰減更厲害。算法三：t 1為故障初始行波到達M端的時刻，t 2為故障點反射波到達M 端的時間，t 3為對端母線反射波到達M端的時刻，t 0為故障發(fā)生的絕對時刻，考慮聯(lián)立方程： （25）??xtv??1 （26）302 （27）??xltv3式中：v,t 0,x是未知參數(shù)，可聯(lián)立求解得到： （28）210tt?? （29）??213ttx?這種算法可以消除波速的影響，理論上計算精度高，但存在各波頭到達時間準確檢測問題。圖 B 型行波測距原理示意圖基于B 型原理的測距算法主要有以下兩種：算法一：在線路發(fā)生故障后，不管線路的結(jié)構(gòu)、衰減及畸變?nèi)绾危竭_母線處的第一個行波波頭都是最強烈和最明顯的，因此很容易準確定位。由雙端測距公1NMtA??2NMtB12MtC??式得： （213）1vxl （214）0lB?? （215）10vxlC??得測距公式： （216）BAlx2???這種方法的優(yōu)點是完全消除了波速變化對測距的影響，但是仍然使用了零模的第1個波頭，仍然存在零模衰減的問題，而且也需要雙端數(shù)據(jù)交換通道和同步對時設(shè)備。這種原理存在的主要問題是受故障本身產(chǎn)生暫態(tài)行波以及線路上其它各種干擾的影響，而且還需要價格昂貴的高壓脈沖信號發(fā)生器。圖 D 型行波測距原理示意圖(5) E 型原理利用故障線路重合閘暫態(tài)行波的單端測距原理。在標準模式和擴展模式1下需要檢測故障點反射波，在擴展模式2下需要檢測對端斷路器主觸頭反射波，而在綜合模式下則需要檢測繼第1個正向行波浪涌之后最先到來的反向行波浪涌。GPS 時鐘組成一括天線、 GPS 接收器、守時鐘等部件。GPS 系統(tǒng)的出現(xiàn)正好滿足了這一要求。于是就必然地出現(xiàn)了一種規(guī)約轉(zhuǎn)換器。(2)脈沖電路: 輸出秒(1 PPS)、分(1 PPM)、時(1 PPH)同步脈沖信號輸出格式可以是電平輸 基于株洲電網(wǎng)故障定位的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及仿真分析出或靜態(tài)空接點輸出。圖 GPS 同步時鐘的原理框圖 GPS 衛(wèi)星同步時鐘的應(yīng)用1 標準的時鐘同步源利用同 1 個信號對電網(wǎng)內(nèi)的所有時鐘進行實時或定期同步對時,可以達到統(tǒng)一時鐘的目的。第一種同步方式是目前遠動系統(tǒng)普遍采用的方式,該同步方式需要占用通道時間。GPS 系統(tǒng)每秒發(fā)送一次信號,其時間精度在 1μs 以內(nèi),在全球任何位置均能可靠接收到信號 ,是理想的同步時鐘源。在系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一后,就可以做到輸入信號的采樣脈沖同步,通過軟件方法就可以很容易地測出各電站間電壓的相位關(guān)系。唯有 GPS 衛(wèi)星時鐘才能滿足這一要求,利用 GPS 衛(wèi)星時種的 1 PPS 脈沖同步方式 ,可以使整個系統(tǒng)的采樣脈沖時間誤差保持在幾個 μs 以內(nèi),對應(yīng)的相角測量誤差也就不大于 度,完全滿足了系統(tǒng)的要求。線路兩側(cè)通過通訊網(wǎng)絡(luò)交換信息后 ,就可以計算出故障點到 M、N 兩端的距離分別為: （217）??22VTLXnmm???? （218）n行波測距原理的關(guān)鍵是準確地記錄下故障初始行波到達線路兩端的時間,誤差應(yīng)嚴格控制在幾個 μs 以內(nèi)?；谠撛淼男胁y距裝置已在株洲電網(wǎng)中試運行。在互連的電力系統(tǒng)中，只需在每個變電站安裝一套故障行波定位裝置，記錄任一輸電線路故障產(chǎn)生的行波到達每個變電站的精確時間，由故障線路兩端各任一變電站所記錄的精確時間就可以實現(xiàn)故障點位置的精確計算，完成整個電網(wǎng)故障行波定位。因此，為確保團大線的故障定位，大塘沖變必須安裝故障行波定位裝置。并且白冶線端命名為株冶 1，桂冶線端命名為株冶 2。如果在八個 220Kv 站均安裝行波定位系統(tǒng)，則每一條輸電線路兩端均裝有故障行波定位裝置，故障定位最簡捷和準確。對于白馬垅基于同樣的考慮也可不安裝定位系統(tǒng)。而且，定位數(shù)據(jù)有較好的冗余度，5 個站故障行波定位裝置除了以上描述的 3 個站：大塘沖變、株冶變、滴水井變的定位裝置不可缺少外，其余 2 個站：云田變、團山變的定位裝置也可實施 N1=1 的原則運行。定位主站設(shè)在株洲電業(yè)局調(diào)度所，上述變電站安裝的故障行波定位裝置的 I/O 數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)送至定位主站。該程序主要用于計算機模擬電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程，程序可以求解包括集中參數(shù)的線性和非線性電阻、電感、電容電路，多相 π 型電路，多相分布參數(shù)電路，各種類型的開關(guān)、變壓器、電源以及控制系統(tǒng)等組成的大型電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)過程。電流、電壓互感器都能實時傳變行波暫態(tài)信號的特點，通過測量母線上的零序電流信號來模擬電壓互感器開口三角側(cè)的電壓突變信號。本文以單相接地故障為例對整個網(wǎng)絡(luò)進行仿真，對變壓器套管地線上電流行波信號（圖 1）和母線零序電流（圖 2）進行檢測。 xvar t) c:D1C [ms]15051015202530[A](file 。 xvar t) c:Y1C [ms][A](file 。 xvar t) c:W5C [ms][A](file 。 xvar t) c:Z1C [ms][A](file 。（2）行波信號的幅值一般隨著與故障點的距離變大而變小，但也與檢測站的出線數(shù)目有關(guān)，出線越多，反射越多，幅值越小。也就是隨著行波傳輸距離的增加，行波色散現(xiàn)象也越大。由以上要求提出定位方案如下圖所示：空 洲水 電 站株西團山網(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安裝行波 定位裝 置站圖 考慮 110Kv 和 220Kv 時的故障定位方案定位方案為在 10 個站安裝行波定位裝置，即云田、白馬垅、桂花、葉子沖、團山、烈士塔、滴水井、網(wǎng)嶺、大塘沖和空洲變電站。單相接地時，檢測故障相的行波信號。 xvar t) c:BAMC [ms]2.[A](file 。 xvar t) c:WENTC [ms][A](file 。 xvar t) c:TIANSC [ms][A](file 。 xvar t) c:ZHOUXC [ms][A](file 。 xvar t) c:ZHOUDC [ms]1.[A](file 。 xvar t) c:LISC [ms][A](file 。 xvar t) c:WANLC [ms][A](file 。所以，只要在一些終端110Kv 站和重要的樞紐站安裝行波定位裝置就可達到對整個 220Kv 和 110Kv 站進行故障定位。定位主站設(shè)在株洲電業(yè)局調(diào)度所，變電站安裝的故障行波定位裝置的 I/O 數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)送至定位主站，這樣就組成一個可協(xié)同定位，具有一定定位冗余度的故障定位網(wǎng)絡(luò)。確定系統(tǒng)故障后,行波定位裝置將故障記錄單元和 GPS 時鐘單元記錄的行波數(shù)據(jù)及時間信息通過通用分組無線電業(yè)務(wù)( GPRS) 網(wǎng)絡(luò)上傳到故障定位主機,故障定位主機進行故障點計算、數(shù)據(jù)庫的存儲和查詢以及故障信息的發(fā)布等工作。圖 軟件總體功能框上層管理系統(tǒng)主要完成各功能單元的管理和程序運行的調(diào)度。基于 Web 服務(wù)器故障信息發(fā)布單元采用 B/S(Browser/Server)模式設(shè)計，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)方便地獲取整個電網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)?？紤]到故障后開關(guān)量的跳變時刻、3U0 和開口三角側(cè)電壓突變變化的時間和行波到達線路兩端的時間相差不大，因此可以根據(jù)此原理過濾各變電站上傳的時間數(shù)據(jù)。讀 取 同 一批 次 的 有 效 數(shù) 據(jù)按 電 壓 等 級分 成 多 次 事 件取 一 次 事 件 的 數(shù) 據(jù)過 濾 數(shù) 據(jù)按 開 關(guān) 量 前 ， 3U0前 ， 開 口 三 角 形波 前 后 0us過 濾 數(shù) 據(jù)是 否 需 要 計 算 是 否 所 有 事 件都 已 計 算 退 出數(shù) 據(jù) 分 組(按 變 電 站 ， 時 間相 差 3us分 組 )故 障 計 算(取 所 有 變 電 站 數(shù) 據(jù) 中 時間 最 小 的 一 組 , 根 據(jù) 基于 網(wǎng) 絡(luò) 的 行 波 故 障 定 位算 法 計 算 故 障 點 位 置 )是 是否否圖 基于整個電網(wǎng)的故障定位算法流程圖1) 讀取一批故障數(shù)據(jù)，按電壓等級分成多次事件。4) 取所有變電站數(shù)據(jù)中時間最小的一組, 根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)的行波故障定位算法計算故障點位置。 GPRS 模塊與行波定位主機之間通過 TCP/ UDP 建立連接。GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。故障信息數(shù)據(jù)庫實時保存電網(wǎng)中各行波定位裝置上傳的故障數(shù)據(jù)，故障計算單元調(diào)用數(shù)據(jù)庫中故障數(shù)據(jù)計算得到故障距離，并將故障定位結(jié)果重新寫入數(shù)據(jù)庫，以便隨時查詢。對象 DataSet 包含多個 DataTable 對象的集合，對應(yīng)于 SQL SERVER 2022 中的各個數(shù)據(jù)表，包括變電站屬性表、桿塔屬性表、線路屬性表、線路故障信息表等。用戶通過瀏覽器與整個系統(tǒng)進行各種交互式操作，例如查詢數(shù)據(jù)庫、打印報表等等。當用戶使用瀏覽器向 Web 服務(wù)器請求故障信息查詢時，Web 服務(wù)器響應(yīng) HTML 請求，調(diào)用 ASP 引擎來執(zhí)行 ASP 文件，并解釋其中的腳本語言(JScript 或 VBScript)，通過 ODBC 連接數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)庫訪問組件 完成數(shù)據(jù)庫操作，最后 ASP 生成包含有數(shù)據(jù)查詢結(jié)果的 HTML 主頁返回用戶