一種異步雙端行波測距校驗新方法

張健全

摘 要：為了檢驗行波測距裝置的運行狀態，提高檢驗的準確性，并解決跨區域線路雙端行波測距裝置同步測試協調等復雜問題，針對雙端測距的校驗，提出了基于B碼對時的非同時雙端測距檢驗方法。利用時間可重復設置的GPS時間同步裝置，一方面以B碼對時的方式授時給行波測距裝置；另一方面給行波測距校驗儀提供觸發脈沖，這樣，雙端測距可不必在同一時刻進行，而只需約定好同組測試波形的觸發時刻，兩端分開進行即可。行波測距主站自動識別發生在同一故障時刻的雙端故障數據，合成測距結果。測試結果表明，基于B碼對時的非同時雙端測距檢驗方法是有效和實用的。該方法給行波測距裝置和校驗儀時鐘同步的問題以及異地非同時進行雙端測距校驗提供了一種理想的解決方案，為保障行波測距裝置穩定、安全、經濟運行發揮出重大的作用。

關鍵詞：行波測距裝置；B碼對時；雙端測距校驗

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0054-02

1 概 述

現有的行波測距裝置雙端測距檢驗方法是通過GPS同步觸發的方式來實現待測線路兩端校驗儀同時輸出測試電流。這種校驗方法存在諸多的不足之處：

①一次只能進行一條線路的測試，需耗費大量的檢修時間進行全網的線路檢測；

②每條線路測試必須兩端協調同步進行，針對跨省、跨地區的輸電線路進行測試，涉及的人員、部門繁多，且各地區供電公司檢修時間的安排難以一致，給測試帶來很大不便；

③觸發校驗儀的GPS裝置和行波測距裝置的GPS裝置是兩套時間系統，時間誤差分別為1 us和0.5 us，兩套GPS的時間誤差會疊加，從而影響測距精度的校驗。

針對以上的不足之處，本文提出了基于B碼對時的異地非同時雙端行波測距校驗方法。其關鍵在于用同一套GPS時間同步系統分別授時給行波測距裝置和校驗儀，并且可重復設定觸發時間。

2 IRIG-B（DC）時間碼（以下簡稱B碼）

按照DL/T 1100.1-2009《電力系統的時間同步系統 第一部分：技術規范》要求，對線路行波故障測距裝置時間同步準確度的要求是要優于1 μs，可選用的時間同步信號為B碼或者1PPS+串口對時報文。B碼是一種規范性的串行時間碼，其有標準的碼元定義和波形，攜帶信息量大，具有接口標準化，國際通用等特點。而1PPS+串口對時報文相當于兩種時間信號，必須配置兩個接口。同時，串口對時報文具有多種時間協議，兼容性差。因此，B碼以其實際的優越性能廣泛應用在電力系統對時間同步準確度要求嚴格的設備中。行波測距裝置均配置了B碼時間接口，用來接收變電站主時鐘時間同步信號。

3 時間同步裝置結構

為實現本方法，需要具備的系統結構的時間同步裝置，如圖1所示。其主要工作過程是：接收單元接收做為外部時間基準的GPS衛星無線信號；本地晶振將接收到的外部時間基準信號牽引入跟蹤鎖定狀態，并補償傳輸延時，輸出與GPS同步的時間信號；信號處理單元將鎖定的同步時間信號處理成所需類型的時間信號，并由輸出單元輸出。本裝置還具備基于GPS時間信號的時間設置功能，即在保證時間精度的基礎上，可將時間設置為過去的某一個時刻，例如設置2000年11月11日11時11分11秒，時間同步裝置將輸出單元由此刻開始輸出時間同步信號。

4 檢驗方案

現有的行波測距裝置雙端測距檢驗方案，如圖2所示。

其中，Ki為測試波形預設的故障點位置，行波測距裝置測距結果描述為故障點距離線路某一端的距離；M、N為待測線路兩端的變電站。在待測線路兩端分別配置1臺校驗儀和1臺GPS衛星同步裝置，通過GPS衛星同步裝置1PPM分脈沖的方式同步觸發兩端的校驗儀輸出測試波形，從而模擬完成故障點行波同時向線路兩端傳送的過程。行波測距裝置有其自身的GPS時間接收單元，而校驗儀的觸發脈沖時間來自與校驗儀配套的GPS時間同步裝置，由于這兩套時間系統的同步性得不到保證，所以由時間誤差帶來的最后測距誤差也無法消除。為此，本文提出采用上述第2章的時間同步裝置，對行波測距裝置雙端測距的檢驗，檢驗方案如圖3所示。

本方法的主要步驟如下：

①采用新型的觸發校驗儀的GPS裝置，其能輸出同步分脈沖的同時，輸出B碼時間信號，為行波測距裝置授時；并且在保證時間準確性的前提下，可對所受時間進行月、日、時、分、秒的設置；

②在線路一端（記為M端），預先加載M端測試波形，然后設置觸發時間，觸發校驗儀輸出行波給測距裝置，測距裝置動作比記錄下行波波形。在行波測距裝置的“臨時故障數據”文件夾下會生產以故障時間、故障線路名稱、終端記號（M）命名的數據文件；

③在線路另一端（記為N端），加載N端測試波形，設置與M端同樣的觸發時間，觸發校驗儀輸出行波給測距裝置，測距裝置動作比記錄下行波波形。在行波測距裝置的“臨時故障數據”文件夾下會生產以故障時間、故障線路名稱、終端記號（N）命名的數據文件；

④行波測距系統主站自動檢測“臨時故障數據”區的同一故障時間、故障線路名稱的數據文件，進行MN配對，自動獲取故障距離，完成雙端測距校驗。

5 方案的優點

由于采用了與現有行波測距裝置校驗不同的GPS時間同步裝置，本方案具備了以下優點：

①行波測距裝置和校驗儀采用同一個時鐘源，時間誤差能達到500 ns，遠遠優于1 us；

②由于觸發時間可以自由設置，因此線路兩端可以根據當地供電部門檢修周期，靈活安排校驗時間；

③減少了跨省、跨地區線路雙端測距校驗的協調同步問題；

④在線路一端可對接入測距裝置的所有線路，進行波形的加載和輸出，行波測距系統主站自動檢測“臨時故障數據”內同一故障時間、故障線路名稱的數據文件，自動計算故障距離，完成雙端測距校驗。

6 結 語

隨著行波測距技術的不斷發展成熟，其在電力系統輸電線路中故障定位的作用越來越突出， 尤其是雙端測距法，以其測距準確、受過渡電阻影響小以及不受母線反射影響等優點得到了廣泛應用。而如何保證線路兩端時鐘同步是雙端測距法的關鍵技術問題之一，并延伸到了對行波測距裝置雙端測距的校驗。本方法將B碼對時的方式引入到檢驗中，且可重復設置觸發時間，給行波測距裝置和校驗儀時鐘同步的問題以及異地非同時進行雙端測距校驗提供了一種理想的解決方案，為保障行波測距裝置穩定、可靠、安全、經濟運行發揮出重大的作用。

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