1、输电线路运行管理、状态检修输电线路运行管理、状态检修及在线监测技术研讨会及在线监测技术研讨会主要研讨内容主要研讨内容第一部分：输电线路状态检修技术第一部分：输电线路状态检修技术第二部分：输电线路覆冰防治技术第二部分：输电线路覆冰防治技术第三部分：输电线路在线故障测距技术第三部分：输电线路在线故障测距技术第四部分：输电线路的行波保护技术第四部分：输电线路的行波保护技术第五部分：输电线路的故障行波定位理论基础第五部分：输电线路的故障行波定位理论基础输电线路在线故障测距技术输电线路在线故障测距技术第三部分第三部分3内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术
2、4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演示行波故障分析软件演示4内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演示行波故障分析软件演示51.概述概述1.1 输电输电线路故障分类线路故障分类1.2 输电线路故障测距的作用与基本要求输电线路故障测距的作用与基本要求1.3 输电线路故障测距方法输电线路故障测距方法61.1 输电线路故障分类输电线路故障分类 输电线路是电力系统的命脉，它担负着电能传输的重任。同输电线
3、路是电力系统的命脉，它担负着电能传输的重任。同时，它又是电力系统中最容易发生故障的环节。时，它又是电力系统中最容易发生故障的环节。两相断线一相断线纵向故障三相短路两相短路（接地）单相接地横向故障按类型划分缘击穿及瞬时过电压引起的绝冰、雪、老化、污秽以）起的永久性短路（接地施工、风暴、地震等引永久性故障接地）鸟害引起的瞬时短路（雷电过电压引起的闪络瞬时性故障按性质划分输电线路故障 71.2 输电线路故障测距的作用与基本要求输电线路故障测距的作用与基本要求l作用作用 1）缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减）缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失；少停电损失；2）减轻人工巡线工作量；）减轻
4、人工巡线工作量；3）发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点，并）发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点，并及时处理，防止故障再次发生。及时处理，防止故障再次发生。81.2 输电线路故障测距的作用与基本要求输电线路故障测距的作用与基本要求l基本要求基本要求 准确性准确性 可靠性可靠性 经济性经济性 方便性方便性 91.3 输电线路故障测距方法输电线路故障测距方法l阻抗法阻抗法l故障分析法故障分析法l电压法电压法l行波法行波法10内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演
5、示行波故障分析软件演示112.阻抗测距技术阻抗测距技术 根据故障后线路一端的测量阻抗估算故障距离。根据故障后线路一端的测量阻抗估算故障距离。ZZRIIZIUZmFFmFmFmmm122.阻抗测距技术阻抗测距技术存在的问题：存在的问题：（1）测距误差大。受多种因素影响，包括：测距误差大。受多种因素影响，包括：故障点弧光电阻故障点弧光电阻电源阻抗电源阻抗电压电压、电流互感器变换误差电流互感器变换误差线路不对称（换位）影响线路不对称（换位）影响长线分布电容长线分布电容线路走廊地形变化，引起零序参数变化线路走廊地形变化，引起零序参数变化。132.阻抗测距技术阻抗测距技术存在的问题：存在的问题：（2 2
6、）适用性差。不宜用于以下线路：适用性差。不宜用于以下线路：直流输电线路直流输电线路带串补电容线路带串补电容线路T T接线接线部分同杆架设双回线部分同杆架设双回线14内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演示行波故障分析软件演示153.故障分析测距技术故障分析测距技术单端分析法：单端分析法：根据故障后线路一端的工频电压、电流相量估算故障距离。根据故障后线路一端的工频电压、电流相量估算故障距离。mmgFmFmFFmFmmCIRZDIRIZDIUImImmgm
7、mmgmmmFIIZCIUCDImImmgmmgmmFIIZIUD163.故障分析测距技术故障分析测距技术双端分析法：双端分析法：根据故障后线路两端的工频电压、电流相量估算故障距离。根据故障后线路两端的工频电压、电流相量估算故障距离。（1）已知两端电压和电流）已知两端电压和电流 FFmFmmRIZDIUFFmFmnnnRIDDZIU)(nmFIIIZIIZDIUUDnmmnnnmmF)(173.故障分析测距技术故障分析测距技术双端分析法：双端分析法：根据故障后线路两端的工频电压、电流相量估算故障距离。根据故障后线路两端的工频电压、电流相量估算故障距离。（2）已知本端电压、电流以及对端电流）已知
8、本端电压、电流以及对端电流 FFmFmmRIZDIUnmFIIIFnmmFmnmmRIIZDIIIU)/(Im)/(ImnmmnmmmFIIIZIIUD18内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演示行波故障分析软件演示194.电压法测距技术电压法测距技术 基本原理：基本原理：当线路发生短路故障时，其沿线各点电当线路发生短路故障时，其沿线各点电压有效值在故障点取得最小值。压有效值在故障点取得最小值。当已知线路模型参数时，可利用线路一当已知线路模型参数时，可
9、利用线路一端的电压、电流计算沿线各点的电压、电流，端的电压、电流计算沿线各点的电压、电流，进而构造一个关于位置（距离）的测距函数，进而构造一个关于位置（距离）的测距函数，其最小值点所对于的位置即为故障点。其最小值点所对于的位置即为故障点。20内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演示行波故障分析软件演示215.行波测距技术行波测距技术5.1 行波测距技术发展概况行波测距技术发展概况5.2 暂态行波的产生暂态行波的产生5.3 暂态行波的传播特性暂态行波的传
10、播特性5.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理5.5 现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术5.6 XC系列行波测距系统及其典型应用系列行波测距系统及其典型应用5.7 利用故障分闸和重合闸暂态行波的利用故障分闸和重合闸暂态行波的 故障测距原理及其应用故障测距原理及其应用225.1 行波测距技术发展概况行波测距技术发展概况（1 1）早期行波故障测距技术）早期行波故障测距技术l20世纪（世纪（5060）年代）年代l基本原理基本原理 利用电压行波在故障点与母线之间的传播时间计算故障距离。利用电压行波在故障点与母线之间的传播时间计算故障距离。l实现方法实现方法 利用电子计数器
11、或者阴极射线示波器测量暂态行波的到达时刻利用电子计数器或者阴极射线示波器测量暂态行波的到达时刻和传播时间。分为和传播时间。分为A、B、C、D等等4种基本型式。种基本型式。l存在问题存在问题 1）对行波现象的认识不充分；）对行波现象的认识不充分；2）采用专用高频信号耦合设备，价格昂贵；）采用专用高频信号耦合设备，价格昂贵；3）信号记录与处理手段有限；）信号记录与处理手段有限；4）装置构成复杂，可靠性差。）装置构成复杂，可靠性差。235.1 行波测距技术发展概况行波测距技术发展概况（2 2）现代行波故障测距技术）现代行波故障测距技术l20世纪世纪80年代年代。采用现代微电子技术、现代数字信号处理技
12、。采用现代微电子技术、现代数字信号处理技术和现代通信技术测量暂态行波的到达时刻和传播时间。术和现代通信技术测量暂态行波的到达时刻和传播时间。l经历了三个发展阶段经历了三个发展阶段 20世纪世纪80年代：理论研究。提出基于年代：理论研究。提出基于A型原理型原理的行波相关法、求的行波相关法、求导数法。导数法。20世纪世纪90年代：应用研究。装置研制和投运。实现了年代：应用研究。装置研制和投运。实现了A、D、E型原理型原理，并提出匹配滤波器、第，并提出匹配滤波器、第2个反向行波浪涌识别、最大似个反向行波浪涌识别、最大似然估计和小波变换模极大值等测距算法。然估计和小波变换模极大值等测距算法。2000年
13、年：1）实现了）实现了A、D、F、E型原理型原理；2）提出了）提出了测距式行波距离保护原理测距式行波距离保护原理，从而将，从而将A型行波测距与超型行波测距与超高速继电保护融为一体。高速继电保护融为一体。245.1 行波测距技术发展概况行波测距技术发展概况（3）现代行波故障测距系统）现代行波故障测距系统 Hathaway行波测距系统行波测距系统。电流耦合方式，。电流耦合方式，1992年投运，年投运，A、D、E三种三种原理，测距误差可达原理，测距误差可达300 m。B.C.Hydro行波测距系统行波测距系统。电压耦合方式，。电压耦合方式，1993年投运。年投运。D型原理，无型原理，无波形记录功能，
14、测距误差可达波形记录功能，测距误差可达300 m。山东科汇行波测距系统山东科汇行波测距系统。电流耦合方式，。电流耦合方式，1995年投运年投运XC-11，A、D、E三种原理，平均测距误差不超过三种原理，平均测距误差不超过400 m。2000年投运年投运XC-2000，A、D、F、E四种原理，测距误差可达四种原理，测距误差可达200 m以内。以内。中国电科院行波测距系统中国电科院行波测距系统。电流耦合方式，。电流耦合方式，2000年投运，年投运，D型原理，平型原理，平均测距误差不超过均测距误差不超过500 m。255.2 暂态行波的产生暂态行波的产生 输电线路上的输电线路上的行波行波是指沿线路传
15、播的电压、电流波。沿参考是指沿线路传播的电压、电流波。沿参考方向传播的行波称为正向行波（或前行波），沿参考方向的相反方向传播的行波称为正向行波（或前行波），沿参考方向的相反方向传播的行波称为反向行波（反行波）。行波分为稳态行波和方向传播的行波称为反向行波（反行波）。行波分为稳态行波和暂态行波。暂态行波。稳态行波稳态行波是指系统正常运行时沿线路传播的行波，它是由系是指系统正常运行时沿线路传播的行波，它是由系统的电源产生的。电能的传输和交换是通过稳态行波的传播来实统的电源产生的。电能的传输和交换是通过稳态行波的传播来实现的。现的。暂态行波暂态行波是指系统运行过程中突然出现，而后又逐渐消失的是指系统
16、运行过程中突然出现，而后又逐渐消失的行波，它是由系统的扰动，如短路、断线、开关操作、雷击及雷行波，它是由系统的扰动，如短路、断线、开关操作、雷击及雷电感应等引起的。电感应等引起的。265.2 暂态行波的产生暂态行波的产生输电线路故障暂态行波的产生输电线路故障暂态行波的产生(a)故障等效网络故障等效网络 (b)正常负荷网络正常负荷网络 (c)故障附加网络故障附加网络275.3 暂态行波的传播特性暂态行波的传播特性 行波浪涌到达线路上波阻抗不连续点行波浪涌到达线路上波阻抗不连续点(如母线、故如母线、故障点等障点等)时将同时产生时将同时产生反射反射和和透射透射现象，相应反射波和现象，相应反射波和透射
17、波的性质与该点的网络结构有关。透射波的性质与该点的网络结构有关。三相线路各相之间存在着电磁耦合，描述每一相三相线路各相之间存在着电磁耦合，描述每一相行波的电报方程是不独立的。一般通过相模变换将三行波的电报方程是不独立的。一般通过相模变换将三相行波分解为相行波分解为线模线模和和地模地模（零模）两种独立的行波模（零模）两种独立的行波模量来分析简化求解过程。量来分析简化求解过程。地模行波分量在传播过程中将发生严重的衰减和地模行波分量在传播过程中将发生严重的衰减和畸变，其传播速度也不稳定，而线模行波分量在传播畸变，其传播速度也不稳定，而线模行波分量在传播过程中的衰减和畸变程度较小，其传播速度也比较稳过
18、程中的衰减和畸变程度较小，其传播速度也比较稳定。定。285.3 暂态行波的传播特性暂态行波的传播特性故障暂态行波传播网格图故障暂态行波传播网格图295.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理 D型双端原理型双端原理305.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理 A型单端原理型单端原理标准模式标准模式315.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理 A型单端原理型单端原理扩展模式扩展模式325.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理lA型单端原理型单端原理综合模式综合模式 利用线路故障时在测量端感受到的第利用线路故障时在测量端感受到的第1个个
19、正向行波浪涌与第正向行波浪涌与第2个反向行波浪涌之间的时个反向行波浪涌之间的时延计算本端测量点或对端母线到故障点之间的延计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离。距离。335.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l两种原理的综合评价两种原理的综合评价1 1）D D型双端现代行波原理具有很高的自动测距可靠性，型双端现代行波原理具有很高的自动测距可靠性，因而可以单独使用，但准确性稍差；因而可以单独使用，但准确性稍差；2 2）A A型单端现代行波原理具有很高的准确性，但自动测型单端现代行波原理具有很高的准确性，但自动测距可靠性难以保证，目前暂不宜单独推广。一般情况距可靠性难以保证，
20、目前暂不宜单独推广。一般情况下，通过人工波形分析可以获得准确的故障点位置。下，通过人工波形分析可以获得准确的故障点位置。3 3）在实际应用中，可以利用）在实际应用中，可以利用A A型测距原理（作为辅助原型测距原理（作为辅助原理）对理）对D D型测距原理给出的测距结果进行型测距原理给出的测距结果进行验证和校正验证和校正，从而获得更为理想的测距效果。从而获得更为理想的测距效果。345.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l实际应用实际应用组合测距模式组合测距模式（1）普通交流线路（）普通交流线路（实际故障点距洛埠变实际故障点距洛埠变6.2 km）355.4 现代行波故障测距基本原理
21、现代行波故障测距基本原理l实际应用实际应用组合测距模式组合测距模式（2）双回线路（）双回线路（实际故障点距绥化变实际故障点距绥化变8.955 km）365.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l实际应用实际应用组合测距模式组合测距模式（3）串联补偿线路（）串联补偿线路（实际测距误差不超过实际测距误差不超过400 m）375.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l实际应用实际应用组合测距模式组合测距模式（4）直流输电线路（）直流输电线路（实际故障点距麦元站实际故障点距麦元站123.5 km）385.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l实际应用实际
22、应用单端测距模式单端测距模式故障点反射波（1）线路中点以内故障）线路中点以内故障395.4 现代行波故障测距基本原理现代行波故障测距基本原理l实际应用实际应用单端测距模式单端测距模式（1）线路中点以外故障）线路中点以外故障405.5 现代行波故障测距关键技术现代行波故障测距关键技术5.5.1 暂态行波传变技术暂态行波传变技术5.5.2 高速数据采集技术高速数据采集技术5.5.3 全球定位系统全球定位系统（GPS）技术技术5.5.4 小波变换小波变换（WT）技术技术5.5.5 远程通信技术远程通信技术415.5.1 暂态行波传变技术暂态行波传变技术1）电磁式电压互感器（）电磁式电压互感器（TV）
23、2）专用耦合设备）专用耦合设备3）光电压、电流互感器）光电压、电流互感器4）常规保护电流互感器（）常规保护电流互感器（TA）5）V型（两相式）电压互感器型（两相式）电压互感器6）配电变压器）配电变压器 4）6）均为）均为山东科汇山东科汇首创，其主要优点：首创，其主要优点：易于实现、成本低、灵敏度高。易于实现、成本低、灵敏度高。425.5.2 高速数据采集技术高速数据采集技术意义：意义：1）可以实现单端行波故障测距；）可以实现单端行波故障测距；2）可以补偿双端行波测距误差。）可以补偿双端行波测距误差。原理：原理：CPU高速数高速数据采集据采集电路电路双双RAM切换控切换控制电路制电路435.5.
24、3 全球定位系统（全球定位系统（GPS）技术）技术 D型双端行波法要求两侧装置实现型双端行波法要求两侧装置实现1us时间精确同步，使测时间精确同步，使测距分辨率达到距分辨率达到150米。米。TsTR SR装置接受全球定位系统（装置接受全球定位系统（GPS）信号，给内部时钟精确对时，）信号，给内部时钟精确对时，使装置记录行波到达时间的精度在使装置记录行波到达时间的精度在1us以内。以内。445.5.3 全球定位系统（全球定位系统（GPS）技术）技术GPS同步时钟同步时钟原理框图原理框图455.5.4 小波变换小波变换（WT）技术技术行波脉冲的常规越限检测方法抗行波脉冲的常规越限检测方法抗干扰能力
25、差、时间精度低。干扰能力差、时间精度低。将行波信号进行二进制小波变换将行波信号进行二进制小波变换后，得到模极大值信号图。将模后，得到模极大值信号图。将模极大值出现的时间确定为信号突极大值出现的时间确定为信号突变出现时间。变出现时间。根据不同频带下模极大值的大小与极性判断检根据不同频带下模极大值的大小与极性判断检测到的信号突变是否是来自故障点的行波脉冲测到的信号突变是否是来自故障点的行波脉冲465.5.4 小波变换小波变换（WT）技术技术5.5.4.1 小波基本概念小波基本概念5.5.4.2 连续小波变换连续小波变换（CWT）5.5.4.3 二进小波变换二进小波变换5.5.4.4 离散小波变换离
26、散小波变换（DWT）5.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述475.5.4.1 小波基本概念小波基本概念485.5.4.1 小波基本概念小波基本概念Haar小波小波l几种常见的基小波几种常见的基小波495.5.4.1 小波基本概念小波基本概念l几种常见的基小波几种常见的基小波D4小波小波505.5.4.1 小波基本概念小波基本概念l几种常见的基小波几种常见的基小波Morlet小波小波515.5.4.1 小波基本概念小波基本概念l几种常见的基小波几种常见的基小波墨西哥帽小波墨西哥帽小波525.5.4.1 小波基本概念小波基本概念l几种常见的基小波几种常
27、见的基小波Meyer小波小波535.5.4.1 小波基本概念小波基本概念l几种常见的基小波几种常见的基小波3次次B-样条导数型小波样条导数型小波545.5.4.1 小波基本概念小波基本概念555.5.4.1 小波基本概念小波基本概念l小波分析小波分析 将信号按某一分析小波族展开（分解），即将信号表示为一系列不同尺将信号按某一分析小波族展开（分解），即将信号表示为一系列不同尺度和不同时移的分析小波的线性组合，其中每一项的权系数可以通过对度和不同时移的分析小波的线性组合，其中每一项的权系数可以通过对信号实施小波变换而求得，称为信号实施小波变换而求得，称为小波系数小波系数(wavelet coeff
28、icient)，而同一，而同一尺度下所有不同时移的分析小波的线性组合则称为信号在该尺度下的尺度下所有不同时移的分析小波的线性组合则称为信号在该尺度下的小小波分量波分量(wavelet component)。小波分析是一种时频分析方法，并且具有可调的时频分辨率特性（小波分析是一种时频分析方法，并且具有可调的时频分辨率特性（“显显微镜微镜”特性），即在较高尺度下具有较高的频域分辨率和较低的时域分特性），即在较高尺度下具有较高的频域分辨率和较低的时域分辨率，因而可以观察到信号的大致轮廓，而在较低尺度下具有较低的频辨率，因而可以观察到信号的大致轮廓，而在较低尺度下具有较低的频域分辨率和较高的时域分辨率
29、，因而可以观察到信号的各个细节。正是域分辨率和较高的时域分辨率，因而可以观察到信号的各个细节。正是这种特性，使得小波分析非常适合用于这种特性，使得小波分析非常适合用于非平稳非平稳信号信号（如电力系统中的各（如电力系统中的各种暂态行波信号）的特征提取。种暂态行波信号）的特征提取。565.5.4.2 连续小波变换（连续小波变换（CWT）575.5.4.2 连续小波变换连续小波变换（CWT）585.5.4.3 二进小波变换二进小波变换595.5.4.3 二进小波变换二进小波变换605.5.4.3 二进小波变换二进小波变换615.5.4.4 离散小波变换离散小波变换（DWT）625.5.4.4 离散小
30、波变换离散小波变换（DWT）635.5.4.4 离散小波变换离散小波变换（DWT）D4小波小波645.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述l行波浪涌到达时刻的准确标定行波浪涌到达时刻的准确标定1）行波浪涌存在一定的上升时间，这使得在测量点直接）行波浪涌存在一定的上升时间，这使得在测量点直接检测到行波浪涌的到达时间存在一定的偏差；检测到行波浪涌的到达时间存在一定的偏差；2）使用）使用B-样条函数的导函数作为基小波，并对行波信号样条函数的导函数作为基小波，并对行波信号进行二进小波变换，则小波系数的模极大值点与行波进行二进小波变换，则小波系数的模极大值点与
31、行波信号的奇异点（即行波浪涌波头的起始点）相对应。信号的奇异点（即行波浪涌波头的起始点）相对应。因此，可以将小波系数模极大值点出现的时间确定为因此，可以将小波系数模极大值点出现的时间确定为行波浪涌的到达时刻。行波浪涌的到达时刻。655.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述l仿真故障初始行波浪涌到达时刻的标定仿真故障初始行波浪涌到达时刻的标定665.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述675.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述故障初始行波浪涌实际到达故障初始行波浪
32、涌实际到达M端和端和N端母线的时刻端母线的时刻分别为分别为(333334)us和和(99100)us685.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述l实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定(b)绥化侧三相电流绥化侧三相电流(a)康金侧三相电流康金侧三相电流康绥甲线两侧电流暂态故障分量波形康绥甲线两侧电流暂态故障分量波形 695.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述l实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定实测故障初始行波浪涌到达时刻的标定705.5.4.5 行波浪涌到达时刻的小波模极大值
33、描述行波浪涌到达时刻的小波模极大值描述两端初始电流的实际波头起始点两端初始电流的实际波头起始点相对于该相波形中第相对于该相波形中第1个采样点的时间均为个采样点的时间均为(6364)us715.5.5 远程通信技术远程通信技术SR电话网电话网/广域网广域网PCPC主站725.6 XC系列行波测距系统及其典型应用系列行波测距系统及其典型应用5.6.1 研制背景研制背景5.6.2 系统构成系统构成5.6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述5.6.4 典型应用实例典型应用实例735.6.1 研制背景研制背景l1995年，科汇电气有限公司与其合作伙伴联合研制出年，科汇电气有限公司与其合作伙伴联合研制出
34、我国第我国第1台输电线路现代行波故障测距装置台输电线路现代行波故障测距装置XC-11,并并在世界上首次将小波变换技术用于行波故障测距；在世界上首次将小波变换技术用于行波故障测距；l此后几年的运行经验表明，此后几年的运行经验表明，XC-11已经达到商业化水已经达到商业化水平，但在准确性和可靠性等方面仍然有待于进一步改平，但在准确性和可靠性等方面仍然有待于进一步改进。进。l1998年开始研制年开始研制XC-2000,2000年正式投产。年正式投产。74 典型实际故障及典型实际故障及XC-11测距结果测距结果75平均绝对误差：平均绝对误差：400 mXC-11测距误差曲线（测距误差曲线（199720
35、01）76XC-2000系统构成系统构成 5.6.2 系统构成系统构成77行波采集与处理系统原理框图行波采集与处理系统原理框图5.6.2 系统构成系统构成78l系统主要特点系统主要特点1）采用电流暂态分量实现现代行波故障测距原理，使得）采用电流暂态分量实现现代行波故障测距原理，使得行波故障测距装置易于实现，而且具有较高的灵敏度行波故障测距装置易于实现，而且具有较高的灵敏度；2）综合利用了故障、故障分闸和重合闸产生的暂态行波，）综合利用了故障、故障分闸和重合闸产生的暂态行波，并能够实现并能够实现A、D、F和和E等等4种现代行波故障测距原理；种现代行波故障测距原理；3）采用专门研制的高速数据采集单
36、元对行波信号进行采采用专门研制的高速数据采集单元对行波信号进行采集、记录与实时处理，并建立了以双端行波测距为主、集、记录与实时处理，并建立了以双端行波测距为主、单端行波测距为辅的优化组合测距模式，因而具有很单端行波测距为辅的优化组合测距模式，因而具有很高的可靠性；高的可靠性；5.6.2 系统构成系统构成79l系统主要特点系统主要特点4）采用小波变换技术检测行波波头起始点所对应的绝对时采用小波变换技术检测行波波头起始点所对应的绝对时间，从而将行波浪涌到达时刻的检测误差控制在半个采间，从而将行波浪涌到达时刻的检测误差控制在半个采样间隔以内，进一步通过选择合适的波速度，可以将样间隔以内，进一步通过选
37、择合适的波速度，可以将D D型型双端现代行波测距原理的测距误差控制在双端现代行波测距原理的测距误差控制在300 m300 m以内；以内；5）可以同时采集）可以同时采集8回线路的电流暂态信号（来自常规电流回线路的电流暂态信号（来自常规电流互感器二次侧）和电压暂态信号（来自专门研制的行波互感器二次侧）和电压暂态信号（来自专门研制的行波耦合器），因而具有很高的性能价格比；耦合器），因而具有很高的性能价格比；6）可以用于各种交流和直流输电线路，因而具有广泛的适）可以用于各种交流和直流输电线路，因而具有广泛的适应性；应性；5.6.2 系统构成系统构成80l系统主要特点系统主要特点7）完全独立于继电保护及
38、故障录波设备，并具有现场调试）完全独立于继电保护及故障录波设备，并具有现场调试和远程维护功能，因而具有较强的可维护性；和远程维护功能，因而具有较强的可维护性；8）多年的运行经验表明，该系统的绝对测距误差可达）多年的运行经验表明，该系统的绝对测距误差可达200 m以内，而最大一般不超过以内，而最大一般不超过500 m。5.6.2 系统构成系统构成81l自动故障测距自动故障测距 当系统所监视的某一回线路发生故障后，两端行波当系统所监视的某一回线路发生故障后，两端行波采集与处理系统可以通过通信网络自动交换故障暂态采集与处理系统可以通过通信网络自动交换故障暂态数据，并自动给出双端行波故障测距结果。数据
39、，并自动给出双端行波故障测距结果。当故障线路两端的行波采集与处理系统所记录的当故障线路两端的行波采集与处理系统所记录的故障暂态数据远传到调度端的行波综合分析系统后，故障暂态数据远传到调度端的行波综合分析系统后，该系统同样可以自动给出双端行波故障测距结果。该系统同样可以自动给出双端行波故障测距结果。5.6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述82l人工波形分析人工波形分析 提供人工波形分析工具。在此环境下，可以象运提供人工波形分析工具。在此环境下，可以象运用示波器那样对所记录的暂态波形中各行波浪涌到达用示波器那样对所记录的暂态波形中各行波浪涌到达测量点的时刻进行测量，从而对自动双端故障测距结测量
40、点的时刻进行测量，从而对自动双端故障测距结果进行直接修正，并且可以获得单端行波故障测距结果进行直接修正，并且可以获得单端行波故障测距结果。果。5.6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述83l计算机辅助波形分析计算机辅助波形分析 提供基于小波算法的数字滤波功能。将被提供基于小波算法的数字滤波功能。将被分析的暂态波形划分为不同的频带，从而可以分析的暂态波形划分为不同的频带，从而可以对不同频带下的行波特征进行对比，最终获得对不同频带下的行波特征进行对比，最终获得可信度较高的故障测距结果。可信度较高的故障测距结果。5.6.3 行波分析功能描述行波分析功能描述845.6.4 典型应用实例典型应用实例（
41、1）绥化电网行波故障测距系统）绥化电网行波故障测距系统 20002000年年9 9月投入运行。月投入运行。绥化绥化220 kV电网结构电网结构 85绥化电网实际故障及绥化电网实际故障及XC-2000测距结果测距结果5.6.4 典型应用实例典型应用实例（1）绥化电网行波故障测距系统）绥化电网行波故障测距系统 20002000年年9 9月投入运行。月投入运行。86l葛洲坝葛洲坝南桥直流输电线路故障测距系统南桥直流输电线路故障测距系统 2002年，葛南线累计发生故障年，葛南线累计发生故障20余次，所有故障均被余次，所有故障均被XC-2000所捕获，且绝对测距误差不超过所捕获，且绝对测距误差不超过线路
42、全长的线路全长的0.3%。（2）葛南直流线路行波故障测距系统）葛南直流线路行波故障测距系统 20012001年年1212月投入运行。月投入运行。葛洲坝葛洲坝南桥南桥麦元麦元538.2 km507.2 km5.6.4 典型应用实例典型应用实例87（2）葛南直流线路行波故障测距系统）葛南直流线路行波故障测距系统 20012001年年1212月投入运行。月投入运行。5.6.4 典型应用实例典型应用实例88（3）配电线路行波故障测距）配电线路行波故障测距 2004年年10月，在宁夏银川变电所某月，在宁夏银川变电所某35kV配电线路配电线路完成了完成了XC-2000系统的系统的人工接地试验人工接地试验。
43、在变电站母线侧安装一套行波采集与处理系统，在变电站母线侧安装一套行波采集与处理系统，利用利用母线电压互感器母线电压互感器获取故障行波信号；在线路末端获取故障行波信号；在线路末端也安装一套行波采集与处理系统，利用也安装一套行波采集与处理系统，利用配电变压器配电变压器获获取故障行波信号。取故障行波信号。试验线路全长试验线路全长9.3km，人工接地故障点在线路末，人工接地故障点在线路末端配电变压器一次侧。在试验线路上分别进行了金属端配电变压器一次侧。在试验线路上分别进行了金属性接地和高阻接地故障试验。性接地和高阻接地故障试验。5.6.4 典型应用实例典型应用实例895.6.4 典型应用实例典型应用实
44、例金属性接地故障测距结果：金属性接地故障测距结果：距离变电站母线端距离变电站母线端9.2 km，测距误差为，测距误差为100 m（3）配电线路行波故障测距）配电线路行波故障测距 905.6.4 典型应用实例典型应用实例高阻接地故障测距结果：距离变电站母线端高阻接地故障测距结果：距离变电站母线端8.9 km，测距误差为，测距误差为400 m（3）配电线路行波故障测距）配电线路行波故障测距 915.7 利用故障分闸和重合闸暂态行波利用故障分闸和重合闸暂态行波 的故障测距原理及其应用的故障测距原理及其应用5.7.1 F型型现代行波测距原理现代行波测距原理5.7.2 E型型现代行波测距原理现代行波测距
45、原理5.7.3 两种原理的配合两种原理的配合5.7.4 实测波形分析实测波形分析925.7.1 F型现代行波测距原理型现代行波测距原理l F型原理型原理标准模式标准模式935.7.1 F型现代行波测距原理型现代行波测距原理l F型原理型原理扩展模式扩展模式1945.7.1 F型现代行波测距原理型现代行波测距原理l F型原理型原理扩展模式扩展模式2955.7.1 F型现代行波测距原理型现代行波测距原理lF型原理型原理综合模式综合模式 利用在线路测量端感受到的由任一端分利用在线路测量端感受到的由任一端分闸初始行波浪涌产生的第闸初始行波浪涌产生的第1个正向行波浪涌与个正向行波浪涌与之后最先到来的反向
46、行波浪涌之间的时延计算之后最先到来的反向行波浪涌之间的时延计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离。本端测量点或对端母线到故障点之间的距离。965.7.2 E型现代行波测距原理型现代行波测距原理l E型原理型原理标准模式标准模式975.7.2 E型现代行波测距原理型现代行波测距原理l E型原理型原理扩展模式扩展模式1985.7.2 E型现代行波测距原理型现代行波测距原理l E型原理型原理扩展模式扩展模式2995.7.2 E型现代行波测距原理型现代行波测距原理lE型原理型原理综合模式综合模式 利用在线路测量端感受到的由任一端重合利用在线路测量端感受到的由任一端重合闸初始行波浪涌产生的第闸初始行
47、波浪涌产生的第1个正向行波浪涌与个正向行波浪涌与之后最先到来的反向行波浪涌之间的时延计算之后最先到来的反向行波浪涌之间的时延计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离。本端测量点或对端母线到故障点之间的距离。1005.7.3 两种原理的配合两种原理的配合lF型和型和E型原理的配合型原理的配合 根据快速自动重合闸的操作时序，可以实根据快速自动重合闸的操作时序，可以实现现F型原理和型原理和E型原理的有机配合，并能够从型原理的有机配合，并能够从线路故障后断路器产生的多次暂态行波过程中线路故障后断路器产生的多次暂态行波过程中提取故障点位置信息，从而大大提高了故障测提取故障点位置信息，从而大大提高了故障
48、测距的准确性和可靠性，这对于永久性故障的分距的准确性和可靠性，这对于永久性故障的分析和查找具有重要意义。析和查找具有重要意义。1015.7.4 实测波形分析实测波形分析 A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：87.223 ms102A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：87.354 ms103A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：79.558 ms104A型行波原理型行波原理 F型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：88.083 ms105A型行波原理型行波原理 E型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：699.178 ms106A型行波原理型行波原理 E型行波原理型行波原理时间相差：时间相差：905.793 ms107内内 容容1.概述概述2.阻抗测距技术阻抗测距技术3.故障分析测距技术故障分析测距技术4.电压法测距技术电压法测距技术5.行波测距技术行波测距技术6.XC-2000行波故障分析软件演示行波故障分析软件演示108谢谢大家！谢谢大家！
