【正文】 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。單相接地時(shí)，檢測(cè)故障相的行波信號(hào)。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)和母線零序電流信號(hào)如下：(file 。 xvar t) c:GUAIHC [ms]101234[A](file 。 xvar t) c:GUAI [ms][A]圖 桂花變檢測(cè)到的信號(hào)波形(file 。 xvar t) c:BAMC [ms]2.[A](file 。 xvar t) c:BA [ms][A]圖 白馬垅變檢測(cè)到的信號(hào)波形(file 。 xvar t) c:YEZC [ms][A](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:WENTC [ms][A](file 。 xvar t) c:WEN [ms][A]圖 云田變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:LIANHC [ms][A](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:TIANSC [ms][A](file 。 xvar t) c:TIAN [ms]420020406080[mA]圖 團(tuán)山變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:NANHC [ms][A](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:ZHOUXC [ms][A](file 。 xvar t) c:ZHOU [ms][A]圖 株西變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:YEIXC [ms][A](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:ZHOUDC [ms]1.[A](file 。 xvar t) c:ZD [ms][A]圖 株電檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:SZC [ms][A](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:LISC [ms][A](file 。 xvar t) c:LI [ms]15051015202530[mA]圖 烈士塔變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:DESC [ms][A](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:WANLC [ms][A](file 。 xvar t) c:WAN [ms][mA]圖 網(wǎng)嶺變檢測(cè)到的行波信號(hào)(file 。 xvar t) c:DATC [ms][A](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。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(dá)到對(duì)整個(gè) 220Kv 和 110Kv 站進(jìn)行故障定位。 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)。按照定位系統(tǒng)的要求：必須實(shí)用、安全、可靠、準(zhǔn)確；覆蓋盡可能多的線路，尤其是長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的幾條線路；適當(dāng)?shù)目紤]投資因素。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。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(guò)光纖網(wǎng)送至定位主站，這樣就組成一個(gè)可協(xié)同定位，具有一定定位冗余度的故障定位網(wǎng)絡(luò)。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。4 故障定位的軟件設(shè)計(jì)基于整個(gè)輸電網(wǎng)的故障行波定位系統(tǒng)如圖 所示,包括專用的行波傳感器、故障定位裝置、故障定位主機(jī)等,綜合網(wǎng)絡(luò)中各變電站測(cè)量到的故障行波到達(dá)時(shí)刻計(jì)算故障點(diǎn)位置，能有效提高定位結(jié)果的精度和可靠性。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。確定系統(tǒng)故障后,行波定位裝置將故障記錄單元和 GPS 時(shí)鐘單元記錄的行波數(shù)據(jù)及時(shí)間信息通過(guò)通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)( GPRS) 網(wǎng)絡(luò)上傳到故障定位主機(jī),故障定位主機(jī)進(jìn)行故障點(diǎn)計(jì)算、數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)和查詢以及故障信息的發(fā)布等工作。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。圖 GPS 故障行波定位系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 軟件的整體設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件包括上層管理系統(tǒng)、故障計(jì)算單元、GPRS 無(wú)線通信單元、數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元以及故障信息發(fā)布單元。軟件的總體功能框圖如圖 所示。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(yùn)行的調(diào)度。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。GPRS 無(wú)線通信單元實(shí)現(xiàn)行波定位主機(jī)與電網(wǎng)中分散分布的行波定位裝置的無(wú)線通信，與 EMS 及變電站綜合自動(dòng)化的通信。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?；?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(jì)，用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)方便地獲取整個(gè)電網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)。 平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以 SQL Server 2022 為數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。 故障計(jì)算單元故障發(fā)生后，所有行波故障裝置都向故障定位主機(jī)上傳故障時(shí)間信息和開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)，主機(jī)在進(jìn)行定位計(jì)算之前，需要先將這些數(shù)據(jù)按電壓等級(jí)和變電站進(jìn)行分組。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(guò)濾，剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)?？紤]到故障后開(kāi)關(guān)量的跳變時(shí)刻、3U0 和開(kāi)口三角側(cè)電壓突變變化的時(shí)間和行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間相差不大，因此可以根據(jù)此原理過(guò)濾各變電站上傳的時(shí)間數(shù)據(jù)。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。對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行上述處理后，就可以根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)的行波定位算法準(zhǔn)確計(jì)算故障點(diǎn)位置。故障計(jì)算單元的工作流程如圖 所示。讀 取 同 一批 次 的 有 效 數(shù) 據(jù)按 電 壓 等 級(jí)分 成 多 次 事 件取 一 次 事 件 的 數(shù) 據(jù)過(guò) 濾 數(shù) 據(jù)按 開(kāi) 關(guān) 量 前 ， 3U0前 ， 開(kāi) 口 三 角 形波 前 后 0us過(guò) 濾 數(shù) 據(jù)是 否 需 要 計(jì) 算 是 否 所 有 事 件都 已 計(jì) 算 退 出數(shù) 據(jù) 分 組(按 變 電 站 ， 時(shí) 間相 差 3us分 組 )故 障 計(jì) 算(取 所 有 變 電 站 數(shù) 據(jù) 中 時(shí)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(jì) 算 故 障 點(diǎn) 位 置 )是 是否否圖 基于整個(gè)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(jí)分成多次事件。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。3) 如果需要計(jì)算， 按開(kāi)關(guān)量前 ，開(kāi)口三角形波前后50us 過(guò)濾數(shù)據(jù)，并按變電站分組。如果不需要計(jì)算，則轉(zhuǎn)步驟(5)。4) 取所有變電站數(shù)據(jù)中時(shí)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(jì)算故障點(diǎn)位置。5) 判斷所有事件是否計(jì)算完畢。若沒(méi)有計(jì)算完，取下一次的事件數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；若計(jì)算完畢，則退出程序。 GPRS 無(wú)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(guò) GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)。 GPRS 模塊與行波定位主機(jī)之間通過(guò) TCP/ UDP 建立連接。主機(jī)服務(wù)器通過(guò)域名服務(wù)器(DNS) 注冊(cè)服務(wù)器的動(dòng)態(tài) IP , 并偵聽(tīng)指定的端。GPRS 模塊服務(wù)端的 IP 和 PORT 設(shè)置為主機(jī)服務(wù)器在 DNS 申請(qǐng)的域名和偵聽(tīng)的端口。GPRS 模塊上電后自動(dòng)撥號(hào),通過(guò) 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。GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。故障發(fā)生后 ,故障定位裝置通過(guò) 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(guò)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)。圖 GPRS 通信網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) SQL Server 2022，用來(lái)保存整個(gè)電網(wǎng)的地理信息和歷史故障數(shù)據(jù)。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。故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)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(jì)算單元調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中故障數(shù)據(jù)計(jì)算得到故障距離，并將故障定位結(jié)果重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便隨時(shí)查詢。數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)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(guò) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò) 可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于任何數(shù)據(jù)源的獨(dú)立訪問(wèn)。 應(yīng) 用 程 序 SERVER Provider SQL SERVER數(shù) 據(jù) 庫(kù) 圖 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù) 是一種全新的數(shù)據(jù)訪問(wèn)編程模式，它構(gòu)建于 ADO(ActiveX Data Object)的基礎(chǔ)之上。對(duì)象 DataSet 包含多個(gè) DataTable 對(duì)象的集合，對(duì)應(yīng)于 SQL SERVER 2022 中的各個(gè)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。與數(shù)據(jù)源的連接通過(guò) Connection 對(duì)象來(lái)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)?？傊?，通過(guò) 可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于任何數(shù)據(jù)源的獨(dú)立訪問(wèn)。 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)。用戶通過(guò)瀏覽器與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行各種交互式操作，例如查詢數(shù)據(jù)庫(kù)、打印報(bào)表等等。Web 服務(wù)使調(diào)度人員能夠在任何地點(diǎn)通過(guò) Web 訪問(wèn)主機(jī)服務(wù)器，來(lái)得到電網(wǎng)到目前為止的所有故障信息。Web 服務(wù)的加入使定位軟件不再是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，而成為整個(gè)電網(wǎng)信息化系統(tǒng)中的一個(gè)部分。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(lái)產(chǎn)生和執(zhí)行動(dòng)態(tài)的高性能的 WEB 服務(wù)器程序。當(dāng)用戶使用瀏覽器向 Web 服務(wù)器請(qǐng)求故障信息查詢時(shí)，Web 服務(wù)器響應(yīng) HTML 請(qǐng)求，調(diào)用 ASP 引擎來(lái)執(zhí)行 ASP 文件，并解釋其中的腳本語(yǔ)言(JScript 或 VBScript)，通過(guò) ODBC 連接數(shù)據(jù)庫(kù)，由數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件 完成數(shù)據(jù)庫(kù)操作，最后 ASP 生成包含有數(shù)據(jù)查詢結(jié)果的 HTML 主頁(yè)返回用戶端顯示。用戶通過(guò)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(guò)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。整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖 所示。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