【文章內(nèi)容簡介】 高的測距精度。現(xiàn)代 雙端法 行波故障測距原理采用內(nèi)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(xiàn)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(chǎn)生的絕對測距誤差不超過 150 米 。 兩種行波測距方法的比較 單端行波故障測距原理具有很高的準(zhǔn)確性，但可靠性難以保證；雙端行波故障測距原理具有很高的可靠性，但準(zhǔn)確性稍差。從現(xiàn)階段來看，雙端行波故障測L N M F 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 距原理能夠單獨使用 ，是一種主要的測距原理。單端行波故障測距原理暫時還不宜單獨使用，但可以作為一種輔助的測距原理。在安裝了雙端行波測距裝置后，裝置的單端測距功能并不多余，而且仍然有很大的使用價值，因為對于線路結(jié)構(gòu)簡單的線路來說，通過分析單端裝置記錄下的故障暫態(tài)波形可以對雙端行波測距結(jié)果進(jìn)行驗證和校正。 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 從原理講，行波測距技術(shù)是可行的，且有很多優(yōu)點。人們早在 50 年代就開始行波測距裝置的研究，但受當(dāng)時對線路行波現(xiàn)象認(rèn)識及技術(shù)條件限制，這些裝置很不成熟，存在著可靠性差、復(fù)雜、投資大等問題，基本上沒有得到推廣應(yīng) 用。進(jìn)入 90 年代，影響行波測距技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題都有了經(jīng)濟(jì)可行的解決方案，行波測距技術(shù)（特別在輸電系統(tǒng)）已趨向成熟，進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。 由于自閉 /貫通線路結(jié)構(gòu)的特殊性，行波測距技術(shù)應(yīng)用中又面臨著一些新的問題和難點。 行波信號的獲取及信號利用方式 實現(xiàn)雙端行波測距首先需要解決在線路兩端如何獲取故障產(chǎn)生的暫態(tài)電壓行波信號。如果為實現(xiàn)故障測距而在線路上專門裝設(shè)互感器來獲取行波信號，不僅加大了投資，還增加了工程安裝復(fù)雜程度以及提高了線路安全隱患。所以，利用線路已有設(shè)備獲取行波信號是首選之策。 由于中性 點為不接地方式，自閉 /貫通出線一般只有兩相（ A 相和 C 相）線路裝有 TA。自閉 /貫通母線上配備有 3 相 TV（稱為母線 TV），用以測量母線 3相對地電壓。同時，開口三角可以提供母線零序電壓信號。為了在線路失壓時實現(xiàn)備用電源自投，任何一端電源的斷路器外側(cè)均裝有 TV（稱為線路 TV），用來測量線路上電壓，一般測量 AB 間及 CB 間線電壓。自閉 /貫通線路單端電壓電流信號互感器的配置如 圖 01 所示。 圖 01 自閉 /貫通線路電壓電流互感器配置圖 對于任何一端配（變）電所，當(dāng)斷路器閉合時，母線 TV 和線路 TV測量同一系統(tǒng)的電壓， TA 測量的電流即為出線電流。當(dāng)斷路器斷開時，母線 TV 與線路 TV 測量不同系統(tǒng)的電壓， TA 測量的電流為零。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。而只有作為主供端時，母線 TV才能TA 斷 路 器 CB B A C 母線 線路 TV TV 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 感受到線路電壓的變化。 由于一般情況下兩個線路 TV分別測量 AB 間及 CB 間線電壓，即直接利用該 TV可獲得故障電壓行波的線模分量。分析表明，任何一相接地或任何兩相短路時，均可產(chǎn) 生 AB 相和（或） CB 相間線電壓行波信號。同時，已經(jīng)證明， 10kV系統(tǒng)中普遍采用的電磁式 TV可以傳變暫態(tài)行波信號。因此，利用系統(tǒng)已有的線路 TV 可獲得所需要的行波信號。 超高速數(shù)據(jù)采集 早期開發(fā)的行波測距裝置不具備行波波形采集記錄功能，只是使用一個電壓比較電路，通過判斷輸入信號是否超過門檻值來檢測行波脈沖。這種檢測方法存在著易受干擾信號影響、檢測可靠性差的缺點。采用現(xiàn)代微電子技術(shù)可以實現(xiàn)暫態(tài)行波波形的超高速記錄，應(yīng)用高級的數(shù)字信號分析處理方法檢測行波脈沖到達(dá)時刻，具有精確、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點。 為了保證行波測距分辨率在 500 米以上，行波信號采集頻率一般不應(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）的方式很難實現(xiàn)。需要設(shè)計由硬件實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集電路單元（ DAU）記錄故障電流行波信號。線路故障時， DAU 單元在記錄下預(yù)定時間內(nèi)的暫態(tài)電流行波后，停止數(shù)據(jù)采集，然后以相對較慢的速度將記錄的數(shù)據(jù)送入由微處理器（ CPU）構(gòu)成的中心處理單元進(jìn)一步保存、處理。 時間同步及故障行波脈沖到達(dá)時間檢測 對于雙端 D 型測距方法來說，如果要達(dá)到不少于 500m 的測距分辨率，兩端裝置時間同步精 度應(yīng)該達(dá)到 3us。長期以來由于沒有相對經(jīng)濟(jì)可靠的時間精確同步技術(shù)，雙端測距方法沒有得到很好地發(fā)展。 90 年代初，美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS）技術(shù)對全球商業(yè)化應(yīng)用開放， GPS 信號接受模塊的價格降至幾百美元。GPS 是一種理想的時間同步技術(shù)，利用基于 GPS 同步時鐘輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)兩端測距裝置 1us 精確同步。 裝置內(nèi)部設(shè)計了一個高穩(wěn)定度晶振構(gòu)成的時鐘，時鐘信號的累積誤差不大于每秒 1us。時鐘每秒由來自 GPS 同步時鐘的 1PPS（秒）脈沖同步（清零）一次，由于 GPS 同步時鐘的 1PPS 秒脈沖同步精度是 1us，計數(shù)器輸出值的 精度也就為1us。 在暫態(tài)行波脈沖信號出現(xiàn)時，信號檢測觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，同時鎖存當(dāng)前時鐘輸出鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 并由 CPU 讀取該時間信息，裝置就實現(xiàn)了暫態(tài)行波脈沖信號出現(xiàn)時刻的精確檢測。 由于行波信號在線路傳播時有衰減以及裝置的模擬量處理電路的影響，輸入到觸發(fā)電路的信號有一定的上升時間，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時間可能與實際的行波信號到達(dá)母線的時間有延時，會影響故障距離計算的精度。在自閉 /貫通線路中，由于線路電阻大、架空電纜混合線路以及線路負(fù)荷的影響，初始行波的衰減和畸變更為嚴(yán)重，使行波到達(dá)時刻的準(zhǔn)確標(biāo)定變得更加困難。利用小波變換在信號奇異性檢 測方面的作用可以提高行波到達(dá)時刻標(biāo)定的準(zhǔn)確性。 混合線路對檢測可靠性的影響分析 自閉 /貫通線路一般為架空、電纜混合線路。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。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。 混合線路對行波測距的影響主要體現(xiàn)在：由于波速度不同對測距精度的影響，以及波阻抗的不同增加了初始電壓行波信 號的衰減程度。 關(guān)于混合線路對測距精度的影響，可以通過將架空線和電纜進(jìn)行波速度歸一化來解決。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度的架空線，按等效線路計算后，再將測距結(jié)果還原為實際故障距離，即可 消除波速度不連續(xù)的影響 。例如， 設(shè)一總長度為 l 的線路中，架空線路長度為 l波速度為 1v ，電纜線路的長度為 12 lll ?? 、波速度為 2v 。以架空線路為基準(zhǔn) ， 將電纜線路歸算為長度為 212 vvl 的架空線路，則整條線路等效為總長度為 2121 vvll ? 、波速度為 1v 的單一架空線路。對等效線路應(yīng)用雙端測距法得到的故障距離后，再根據(jù)電纜線路的具體位置換算為實際的故障距離。 設(shè)架空線波阻抗為 ZJ，電纜波阻抗為 ZD。當(dāng)初始電壓行波 U 通過如 圖 02所示一段電纜線路后，理論上其幅值變?yōu)椋? UUZZ ZZU DJ DJ ??? 239。 )( 4 (51) 相同的，當(dāng)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。 由于在一個阻抗不匹配點的折射行波在相鄰的阻抗不匹配點還會反射回來，因此在工程上，可以忽略長度在 100 米以內(nèi)的電纜對行波衰減的影響。 鐵路行波故障測距技術(shù)的研究畢業(yè)論文 由于電纜線路與架空線路的波阻抗差別較大，特別是線路中存在多段電纜線路且電纜距離較長時，當(dāng)初始電壓行波運動到線路兩端時，其幅值的大幅衰減將影響行波波頭的可靠檢測，通過適當(dāng)?shù)慕档脱b置硬件門檻值，再結(jié)合故障發(fā)生時繼電保護(hù)裝置的動作信息作為裝置啟動條件，可增強(qiáng)裝置測距的可靠性。 圖 02 行波經(jīng)過混合線路變化示意圖 過渡電阻、故障初相角對檢測可靠性的影響分析 為了排除干擾信號的影響，線路兩端檢測裝置對行波的檢測總要設(shè)置一定的幅值門檻。即，只有當(dāng)初