輸電線路行波法故障測距的分析

安潔

摘要：輸電線路在電力系統中非常重要。本文對輸電線路故障測距的方法進行了介紹，主要對行波法進行了研究，并對單、雙端行波測距法的各自原理、特點進行分析，文末對故障測距的研究和發展前景進行了展望。

關鍵詞：輸電線路；行波法；故障測

1 故障測距方法

故障定位方法依據不同的原理，主要分成阻抗法、故障分析法和行波法等。

（1）阻抗法。

阻抗法根據工頻電氣量，利用故障時測量到的電流、電壓量來求出故障回路的阻抗，通過構造電壓平衡方程，由于線路長度與阻抗成正比，利用數值分析方法即可得到故障點與測量點之間的電抗，因此可求出故障的大致位置。

（2）故障分析法。

故障分析法是利用故障時記錄的電流電壓數據，經過分析計算，計算出故障點到測量點之間的距離。提出專家系統來對故障錄波數據進行集中處理，并確定切實可用的聯網方案，因此可以解決不同型號錄波器的聯網和數據傳送問題。

（3）行波法。

行波法的原理為：當輸電線路發生故障時，將會產生電流、電壓行波，行波以接近光速的速度向線路兩端傳播。通過測量故障出現時的電流、電壓行波在線路上傳播的時間，計算出故障距離。

2 行波測距法

行波測距法主要通過高頻故障時暫態電流、電壓行波或者斷路器重合閘時出現的暫態信號等來確定故障點位置。其主要可分為A、B、C、D、E、F六種測距方法，A型、D型利用故障信號；B型、C型需要外加信號源；E型利用斷路器的重合閘信號；F型則利用斷路器的分閘信號。其中，A、C、E、F為單端測量法，B、D為雙端測量法。目前，行波法故障測距主要采用基于單端電氣量的A型和基于雙端電氣量的D型兩種方法。

3 單端行波測距法

當線路出現故障時，故障點處的電壓發生突變，從故障點產生向線路兩端傳播的高頻故障暫態行波，行波在線路中波阻抗不連續的點和故障點處不斷的反射和折射。在測量點能捕獲到初始行波浪涌，從而得到其與第二個行波浪涌到達測量點的時間差，由于行波在線路中傳播的速度近似于光速，故可求得故障點與測量點之間的距離。

（1）故障點在線路的中點以內。

當故障點F在線路的中點以內，靠近測量點M時，如圖1所示：

（a）行波傳播示意圖（b）行波浪涌傳播示意圖

裝置捕捉到的到達測量點的第二個行波浪涌通常為初始行波浪涌在故障點的反射波。初始行波浪涌與反射波浪涌的時間差即為行波從測量點M到故障點F的兩倍，由于行波波速已知，可計算出測量點M到故障點F的距離為

s=12v（t2-t1）

s為測量點M到故障點F的距離，t1、t2分別為初始行波和反射波到達測量點M的時刻，v為行波波速。

（2）故障點在線路的中點以外。

當故障點F在線路的中點以外，靠近對端母線N時，如圖2所示：

此時，捕捉到的第二個到達測量點M的行波浪涌是對端母線N反射從而透射過故障點F的行波浪涌。對端母線反射波與故障初始行波的時間差即為行波從故障點F傳播到對端母線N的時間的兩倍，由于行波波速已知，便可計算出對端母線N到故障點F的距離為：L=12v（t2-t1）

L為對端母線N到故障點F的距離，t1、t2分別為初始行波和對端母線反射波到達測量點的時刻，v為行波波速。

4 雙端行波測距法

基于雙端電氣量的D型行波測距法的原理是：線路出現故障后，會產生向線路兩端傳播的電流或者電壓信號，借助初始行波浪涌到達線路兩端的時間差，利用時間差的絕對值進行計算，求解得到故障點到線路兩端的距離。初始行波浪涌向線路兩端傳播的示意圖如圖3所示。

如圖3所示，設在T0時刻發生故障，故障初始行波浪涌傳播到線路兩端的時間分別為tM、tN，故障點F與線路兩端之間的距離分別為SM、SN，線路總長為L，行波波速為v。則有

基于雙端電氣量的D型行波測距法需要檢測反射波和折射波，得到初始的兩個波頭，測量波頭浪涌先后到達測量點的時間差，從而確定故障出現的位置。

5 結語

伴隨著電網建設的快速發展，高電壓、長距離、大容量輸電線路以其經濟性、可靠性以及實用性得到了廣泛的應用，而輸電線路發生故障的情況也呈逐年上升的趨勢。因此，研究輸電線路故障時的行波測距法，有著重要的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]趙耀新.輸電線路單端行波法故障測距的分析.廣東科技，2009，（221）：239.

[2]杜茵.故障測距的方法及應用.科技創新導報，2008，（5）：6163.

[3]李世雄.小波變化及其應用.高等教育出版社，1997.