一种新型故障测距技术的介绍

郭志伟

（云南电网公司昭通供电局，云南 昭通 657000）

1 前言

云南省地处山区，属雷电频发地带，因此输电线路不可避免的会产生各种短路故障。输电线路故障的准确定位，能够缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失。对于占绝大多数的能够重合成功的瞬时性故障来说，准确地测出故障点位置，可以区分是雷电过电压造成的故障，还是由于线路绝缘子老化、线路下树枝摆动造成的故障，以及时地发现事故隐患，采取有针对性的措施，避免事故再一次发生。

2 故障测距的介绍

2.1 故障测距的概念

故障测距，主要指输电线路发生故障后，采用相应的方法确定故障地点，以便于迅速的消除故障，恢复线路的正常供电。

2.2 故障测距的作用：

2.2.1 缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失。

2.2.2 减轻人工巡线工作量。

2.2.3 发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点、线路走廊下的树支等事故隐患，及时处理，防止故障的再一次发生。

2.3 故障测距方法

目前，故障测距的方法主要有三种：

a、故障分析法：根据故障时电压、电流录波图估算故障离。

b、阻抗法：通过测量阻抗来计算故障距离。

c、行波法：通过测量电压、电流行波在线路上传播的时间，计算故障距离。

阻抗测距原理

根据在母线处测量到的阻抗（电抗）值计算故障距离

x-故障距离

R0,L0-单位长度电阻、电抗值

2.4 传统测距方法的弊端

2.4.1 传统测距方法测距误差大

采用故障分析法和阻抗法的测距由于对故障时的各种电气量有很强的依耐性，因此不可避免的造成测距误差大，并受多种因素影响，包括：故障点弧光电阻电源阻抗电压、电流互感器变换误差、线路不对称（换位）影响、长线分布电容、线路走廊地形变化，引起零序参数变化等。

2.4.2 传统测距方法适用性差

不宜用于以下线路：直流输电线路、带串补电容线路、T接线、部分同杆架设双回线。

2.4.3 行波测距的介绍测量行波在母线与故障点之间的传播时间来测定线路故障距离（时间X速度），测距精度高，适用范围广。

目前行波测距的具体方法主要有三种：

单端法优点：只需要在线路一端安装装置，投资少；缺点：波形分析困难，可靠性差双端法优点：可靠性高，测距准确；缺点：需要在线路两端安装装置及通信配合。

利用重合闸信号的方法适用于测量永久短路及断线故障实际应用中，三种方法配合使用，确保测距可靠性及精度。

图1 行波向线路两端传播示意图

设线路长度为L，故障产生的初始行波波头到达两侧母线的时间分别为TM和TN，如图1所示。装于线路两端测距装置记录下故障行波波头到达两侧母线的时间，则故障点到母线M及N的距离XM、XN分别为

其中n是行波在线路上波速度，一般在光速的97-99%之间

2.4.4 行波测距装置的构成：

图2 行波测距装置安装示图

图3 行波测距现场数据采集框图

线路两端装置使用专用网络进行交换数据，实现双端测距。

2.4.4 行波测距装置在云南电网的应用

在云南电网的对越供电线路和500kV及以上电压等级的线路中均采用了行波测距装置，山东科汇的行波测距装置主界面现场数据采集处理装置由数据采集单元及后台PC机组成。数据采集单元用于记录故障行波数据，而后台PC机用于读取、保存并处理数据采集单元记录的故障数据，并与系统主站或其他变电站的装置通信交换数据，实现双端测距。

2.4.5 行波测距的运行维护

XC2000系列行波测距装置的正常巡视检查

2.4.5.1 指示灯：

GPS2000：电源指示灯亮，1PPS灯每一秒钟闪烁一次。失步指示灯不亮。

XC-21：电源指示灯：全亮;DAU板灯全亮。数码管显示当前时间：时.分.秒，应与GPS2000同步。

I/O板灯：应与GPS2000的1PPS灯同步闪烁工控机：显示器应显示测距软件操作系统主菜单。

调制解调器：应有TR灯与33.6灯显示。

2.4.5.2 行波测距装置的运行维护注意事项：

2.4.5.2.1观察各指示灯是否显示正常。

观察XC-21与GPS-2000显示时间是否正确。

观察XC-21是否有Error__显示。若有，参照说明书加以判别、分析。例如：

显示Error 02为T-GPS2000串口数据接收不到。

显示Error 03为T-GPS2000的PPS脉冲丢失。

显示Error 21为测距软件未打开或工控机死机。

2.4.5.2.2 GPS对时装置的检查：天线安装位置合适，保证GPS不失步运行。（失步时有指示灯闪烁;同时,XC-21提示ERROR 3错误）

2.4.5.2.3 XC-21：主要不应提示 ERROR 2,3,21错误。

ERROR 2:收不到GPS串口信号；ERROR 3：GPS 失步；ERROR 21：不能与后台机通讯

2.4.5.2.4当地机及软件：停止运行时，20分钟后XC-21会提示ERROR 21错误（以提示停止与XC21通讯）。同时，远程通讯功能丧失，MODEM不能应答（只有33.6k灯亮，MODEM不能应答；能应答时，33.6K灯、TR灯同时亮）。

结语

行波测距技术能够实现线路故障的精确定位,特别是双端行波测距方法，具有简单、可靠、易于实现、适用性广的优点，随着GPS的应用及通信技术的发展，具有很强的生命力。XC系列行波测距系统的研制成功标志着行波故障测距技术进入了实用化阶段，相信行波测距会成为将来输电线路的主要测距方法，为解决长期以来困扰电力部门线路故障查找难的问题发挥重要的作用。

[1]中国南方电网电力调度管理规程(2008年版)

[2]电网技术（2009版）

[3]广东输电与变电技术（2008版）