【正文】 36:17110kV埠屯線（洛埠變－浮石變）1001020000917/17:49:28碧口電廠220kV成碧線2001120010612/18:06:10隴西變330kV隴雍線763001220010704/14:57:38隴西變330kV隴炳一線108200第 4 章 自閉/貫通線路行波測距模式根據行波測距的基本原理，具有利用電壓行波或電流行波，行波信號的線模分量或零模分量，基于單端或雙端等多種測距模式。現代雙端法行波故障測距原理采用內置全球定位系統(tǒng)(GPS)接收模塊的電力系統(tǒng)同步時鐘實現精確秒同步，這使得線路兩端的時間同步誤差平均不超過1 μs，產生的絕對測距誤差不超過150 米。假定不考慮對端母線反射波的影響，線路故障時在測量端感受到的第1個正向電壓或電流行波浪涌與其在故障點反射波之間的時延△t如圖 32（b）所示。故障產生的暫態(tài)行波分量實際上就是包含在暫態(tài)故障分量中的正向和反向行波分量，因而可以利用電壓、電流暫態(tài)故障分量和波阻抗計算出來。第 3 章 行波測距基本原理 行波的基本概念根據疊加原理，在故障瞬間，相當于在故障點突然附加一個與故障前電壓大小相等、方向相反的虛擬電源，虛擬電源會產生向線路兩端運動的電壓、電流行波，如圖 31所示，行波傳播的速度接近電磁波的速度，其具體速度取決于線路分布參數。同時故障點上游的FTUFTU2與其下游的FTUFTUn檢測的零序功率相反。 傳統(tǒng)故障測距及定位方法由于線路結構不同，自閉/貫通線路的故障處理要求也有所不同。伴隨零序電壓，系統(tǒng)將出現零序電流，其幅值等于故障點故障電流的三分之一，而故障電流等于自閉/貫通線路對地分布電容電流。 自閉/貫通線路故障特征自閉/貫通線路發(fā)生短路或小電流接地故障時，產生的工頻故障電壓電流特征與地方配電網基本相同。自閉/貫通線路結構如圖 21所示。鐵路自動閉塞行車制度是通過信號機將站間區(qū)間分為若干閉塞區(qū)間，每個閉塞區(qū)間同時只允許有一列車通行以保障行車安全。故障測距的準確性與可靠性是有關聯(lián)的，可靠性是準確性的前提條件，離開可靠性來談論準確性是沒有意義的。對于占絕大多數的瞬時性故障，可以區(qū)分是雷電過電壓造成的故障還是線路絕緣子老化造成的故障以及其他原因造成的故障，并采取有效措施，清除存在的隱患，避免事故的再一次發(fā)生，可以大大節(jié)省檢修時間和費用。自閉/貫通線路沿鐵路線狹長分布，沿線地質和氣象條件復雜。鑒于編寫者水平所限，準備的比較倉促，文中難免有錯誤或不足之處，歡迎讀者提出寶貴的意見、建議并予諒解。 科匯電氣 鐵路自閉/貫通線路行波故障測距技術鐵路自閉/貫通線路行波故障測距技術II前 言本文簡要介紹了鐵路自閉/貫通線路的結構特點、故障特征以及傳統(tǒng)的故障檢測方法。本文書寫過程中，還得到科匯電氣有限公司顏廷純、田江濤、韓建軍、李勝祥、熊立新等同仁的幫助，在此一并表示感謝。因此對自閉/貫通線路的可靠供電就顯得尤為重要。（3）分析故障發(fā)生的原因，并采取適當的預防措施。從實用的角度來看，只要絕對測距誤差不超過1 km就可以較好地滿足現場要求。 自閉/貫通線路結構特點鐵路電力系統(tǒng)（自閉/貫通線路）是地方電力系統(tǒng)的延伸，具有電力系統(tǒng)的一般特點，但又有其特殊性。自閉線和貫通線自身又均為雙端電源，正常工作時為單電源供電，當線路失壓時由對端電源備投。線路兩端的配（變）電所電源取自地方電力系統(tǒng)，進線電壓等級一般為110kV、35kV、10kV，其中10kV應用最為廣泛，為雙電源供電互為備用。同時，系統(tǒng)出現零序電壓，零序電壓等于故障前故障相電壓的反相電壓。發(fā)生單相接地故障時，由于調壓器的隔離作用，其兩側互不影響，使故障范圍僅局限于本線路內而不會擴大。而當F點發(fā)生小電流接地故障時，靠近故障點的FTUFTU3檢測的零序電流幅值大于離故障點較遠的其它FTU。同時，該方法只能給出故障區(qū)段，而不能給出準確的故障距離。因而從線路任一端來看，來自正方向的行波(如故障點反射波)即為反向行波，而來自線路背后其它線路的行波通過母線向本線路的折射波以及來自本線路正方向的行波在母線的反射波都是正向行波。正向行波浪涌在故障點的反射波返回測量端時表現為反向行波浪涌。早期的雙端法行波故障測距裝置采用載波方式實現線路兩端測距裝置的時間同步，因而難以獲得較高的測距精度。表31為在輸電線路上典型的實際故障及行波測距系統(tǒng)的測距結果。圖 41中所記錄的某10kV貫通線路單相接地試驗波形，很好的證明了這一點。根據行波理論，在開路狀態(tài)的線路末端，電流行波的反射系數為－1。當自閉/貫通母線僅為一側線路供電（單出線）時，線路在此相當于開路狀態(tài)，電壓電流行波特征與備供側的線路末端相同。本系統(tǒng)中使用卡倫鮑厄（Karrenbauer）變換，其形式為： (41)其中：XA、XB、XC為A相、B相、C相電壓或電流。而對于故障暫態(tài)過程，故障產生的電壓電流行波信號中既包含對地分量（地模分量），也包含三相線路之間的分量（線模分量）。因此，三相短路故障的行波測距原理可完全等同兩相短路故障。因此，應使用行波線模分量用于測距。所以，利用線路已有設備獲取行波信號是首選之策。即無論作為主供端還是備供端，線路TV均可以感受線路電壓的變化。采用現代微電子技術可以實現暫態(tài)行波波形的超高速記錄，應用高級的數字信號分析處理方法檢測行波脈沖到達時刻，具有精確、抗干擾能力強、可靠性高的特點。裝置內部設計了一個高穩(wěn)定度晶振構成的時鐘，時鐘信號的累積誤差不大于每秒1us。行波信號在兩者中的傳播速度也不同，架空線路中接近光速，而電纜中約為光速的一半。當初始電壓行波U通過如圖 52所示一段電纜線路后，理論上其幅值變?yōu)椋? (51)相同的，當電壓行波從電纜線路中穿過一段架空線路后，也會降低相同的幅值。設虛擬電源的最大瞬時值為，則故障點產生的初始電壓行波線模分量為： (52)其中：為故障初相角?；谛胁ㄔ淼墓收蠝y距技術測試成功率可以達到95％。 系統(tǒng)構成行波故障測距系統(tǒng)由行波采集與處理系統(tǒng)、行波綜合分析系統(tǒng)、遠程維護系統(tǒng)以及公共電話網等4部分構成，如圖 61所示。遠程維護系統(tǒng)由1臺普通PC機構成。當CPU在主循環(huán)中檢測到啟動標志后即進入故障處理程序，在故障處理程序中將觸發(fā)后系統(tǒng)所記錄的所有暫態(tài)數據以及部分觸發(fā)前的數據轉存到系統(tǒng)存儲區(qū)，進而形成包含暫態(tài)波形數據在內的啟動報告，然后通過串行口向當地處理機發(fā)出主動上報信號。為了在各種故障條件下都能準確捕捉到故障初始行波浪涌到達故障線路兩端測量點的時刻，在雙端行波故障測距算法中所采用的行波到達時刻定義為故障初始行波浪涌在較低尺度(較高頻帶)下第一個小波模極大值點所對應的時刻。在個別情況下，通過簡單的人工波形分析仍然難以確定故障點位置。并先后進行了多次人工接地及短路試驗。表71 人工試驗結果記錄次序故障時間試驗方式行波測距裝置啟動時間測距結果測距淄博青州（距ZB）誤差12003101614:56:35A相接地（高阻）776005 us775912 us22004111909:40:42B相接地（金屬）760322us760221us32004111909:45:55C相接地（金屬）34253us34169us42004111909:48:50A相接地（金屬）232278us232195us52004111910:04:20B相接地（金屬）767179us767095us62004111910:12:46A相接地（金屬）771966us771885us72004111910:30:00C相接地（金屬）971992us971906us82004121810:29:56A相接地（金屬）882810 us882711 us92004121810:41:21A相接地（金屬）161372 us161267 us102004121811:44:17C相接地（金屬）498679 us498580 us112004121812:13:15B相接地（金屬）417507 us417405 us122004121812:31:55AB相短路185845 us185749 us132004121813:27:45BC相短路214641 us214544 us142004121813:40:46ABC相短路426278 us426184 us 2003年10月16日，接地電阻為315歐姆，測距波形及結果如圖 72所示。對于兩相短路（以AB兩相短路為例），根據行波理論，AB線模分量的幅值是CB線模分量幅值的兩倍，測試結果與理論分析符合。第 8 章 結束語建立在現代微電子技術、現代數字信號處理技術和現代通信技術基礎之上的行波故障測距技術能夠實現線路故障的精確定位。 第35頁