行波測(cè)距裝置的研究

董原竹 周書民 汪志成

摘要：伴隨著行波信號(hào)提取、高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认嚓P(guān)技術(shù)的逐步成熟，多種行波故障測(cè)距裝置先后被成功研發(fā)，國內(nèi)外己有多種現(xiàn)代行波故障測(cè)距裝置投入實(shí)際運(yùn)行。針對(duì)現(xiàn)有的測(cè)距裝置的不足，本文提出一種利用高壓脈沖遠(yuǎn)，傳感器以及信號(hào)采集的新的行波測(cè)距裝置。

關(guān)鍵詞：行波 測(cè)距 裝置

經(jīng)過了國內(nèi)外近二十年的運(yùn)行，行波故障測(cè)距裝置應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況的經(jīng)驗(yàn)也積累得越來越多。為行波測(cè)距技術(shù)的不斷進(jìn)步和行波理論研究的不斷深入提供了大量的寶貴資料，對(duì)行波故障測(cè)距技術(shù)逐步走向完善起到了至關(guān)重要的作用。

下面對(duì)比較典型現(xiàn)代行波測(cè)距裝置和系統(tǒng)做一簡(jiǎn)單的介紹。

1.測(cè)距裝置國內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）Hathaway行波測(cè)距裝置

1992年，哈德威儀器公司（Hathaway Instruments Ltd， UK）研制的利用電流暫態(tài)分量的現(xiàn)代行波故障測(cè)距裝置原型樣機(jī)，在蘇格蘭電網(wǎng)進(jìn)行了為期一年的試運(yùn)行。1993年，該公司推出由行波采集單元和行波分析系統(tǒng)組成的正式的行波測(cè)距系統(tǒng)，并且集成了A、D、E三種行波測(cè)距原理。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明，該系統(tǒng)的故障測(cè)距誤差 300m。

（2）B.C.Hydro行波測(cè)距系統(tǒng)

1993年，加拿大的不列顛哥倫比亞水電公司（British Colombia Hydro， CA）研制出雙端法中的D型行波測(cè)距系統(tǒng)安裝于不列顛哥倫比亞省的多個(gè)500kV變電所，覆蓋線路總長度 5300km，缺點(diǎn)沒有錄波功能。實(shí)際運(yùn)行表明，與哈德威儀器公司研制的行波測(cè)距裝置的測(cè)距精度相似，該系統(tǒng)的故障定位精度 300m以內(nèi)。

（3）科匯行波測(cè)距系統(tǒng)

1995 年， 山東科匯電氣股份有限公司等單位聯(lián)合研制出利用暫態(tài)電流的 XC-11型輸電線路行波故障測(cè)距裝置，2000年科匯電氣有限公司又研制出XC-2000行波測(cè)距系統(tǒng)，在2008年，科匯電氣有限公司再次推出的GX-2000電力為用戶提供完整的動(dòng)態(tài)故障記錄及線路故障精確定位解決方案，故障測(cè)距誤差小于500米。

（4）中國電力科學(xué)研究院WFL-2010輸電線路故障測(cè)距系統(tǒng)

2002年，中國電力科學(xué)研究院研制的WLF-2010輸電線路故障測(cè)距系統(tǒng)，基于D型行波測(cè)距原理，利用小波分析技術(shù)及模量分析方法對(duì)輸電線路故障行波信號(hào)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)的測(cè)距精度在500m以內(nèi)。

（5）山東山大電力SDL-7002行波測(cè)距系統(tǒng)

2009年，山東山大電力公司研制了SDL-7002行波故障測(cè)距裝置。該裝置在單端、雙端這兩種行波故障測(cè)距原理基礎(chǔ)之上，通過小波變換技術(shù)和模量分析等其他行波分析方法，結(jié)合了多種行波故障測(cè)距優(yōu)化算法。該系統(tǒng)已在聊城、嘮山等站投入運(yùn)行，目前運(yùn)行狀況比較良好。

2.裝置總體設(shè)計(jì)

針對(duì)以上測(cè)距裝置效率不高以及運(yùn)營成本大的缺點(diǎn)，我們自行研究了一套行波測(cè)距裝置，主要包括三個(gè)部分：高壓脈沖信號(hào)源裝置、高頻行波傳感器和高速采集模塊。高壓脈沖信號(hào)源裝置對(duì)故障線路發(fā)出高壓脈沖信號(hào)，經(jīng)高頻行波傳感器采集到模擬行波電壓信號(hào)，然后傳輸給高速采集模塊進(jìn)行記錄、存取故障點(diǎn)行波信號(hào)，最后通過算法軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以判定故障性質(zhì)和故障點(diǎn)位置。

3.測(cè)距裝置各部分介紹

測(cè)距裝置由三部分組成，高壓脈沖發(fā)生器，首先利用直流高壓發(fā)生器對(duì)脈沖電容器進(jìn)行充電，在牽引網(wǎng)線路發(fā)生故障跳閘后，閉合戶外真空斷路器，此時(shí)，脈沖電容器通過真空斷路器對(duì)線路放電，在線路上產(chǎn)生高壓脈沖。

第二部分由傳感器組成高頻行波傳感器的檢測(cè)原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)行波過電壓在導(dǎo)線上傳播時(shí)，脈沖電流產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，以 TEM 形式在導(dǎo)線中傳播，磁力線為同心圓形式，沿磁力線的垂直方向放置感應(yīng)線圈，使磁力線穿過該線圈，則脈沖磁場(chǎng)能夠在線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)在線圈兩端引起電壓 U。高頻行波傳感器等效電路原理圖如圖1。

圖1 高頻行波傳感器等效電路原理圖

第三部分由數(shù)據(jù)采集卡組成，用來存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的采集。接觸網(wǎng)故障判定裝置使用高速數(shù)據(jù)采集模塊采集記錄、存取故障點(diǎn)行波信號(hào)。高速數(shù)據(jù)采集模塊為多通道獨(dú)立采樣，設(shè)有多種觸發(fā)方式；采樣頻率為100MHz；數(shù)據(jù)的采集深度為64Kbit；采樣精度為12Bit。

本文針對(duì)以往接觸網(wǎng)故障測(cè)距裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了改進(jìn)，提高了效率同時(shí)減小了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳小川，賀威俊，王牣，高仕斌.電力牽引網(wǎng)故障測(cè)距與錄波微機(jī)綜合系統(tǒng)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1996，vol：4.

[2]于盛楠.配電網(wǎng)故障定位的實(shí)用方法研究[D].華北電力大學(xué)，2007.

[3]季濤.基于暫態(tài)行波的配電線路故障測(cè)距研究[D].山東大學(xué)，2006.

[4]古樹平.客運(yùn)專線電力電纜貫通線路故障定位[D].西南交通大學(xué)，2010.