云南电网有限责任公司文山供电局 663000
1、行波的基本概念
输电线路上发生金属性短路接地故障，如图1(a)所示，假设故障线路两侧均为大系统，即故障后线路两侧电源不会有大的变化，如此该网络可等效为一个线性网络。由此可采用叠加原理，将故障点电压等效为故障前的电压源加上与之大小相等、方向相反的另一个电压源，如图1(b)所示。由此可见，故障点状态相当于一个非故障状态网络（即故障前的未发生故障的网络），加上故障后的附加网络，分别如图1(c)和1(d)所示，其中故障后的附加网络即为暂态行波产生的源。故障附加网络仅在故障后才出现，其大小与故障点在正常运行时的电压相等，方向与之相反。
图1 故障叠加原理示意图
图3 测量点M端的故障后行波波头
2、行波测距原理比较
行波测距利用故障后产生的行波暂态信号，基于输电线路的分布参数下，进行故障距离的分析和计算。行波测距自1931年提出后已经经历了数十年的发展，其测距原理主要包括A、B、C、D、E五种类型。其中，A型测距原理是根据故障行波到达测量端后返回到故障点，再由故障点返回到测量端的时间差进行测距，实用单端行波量；B型和C型原理采用脉冲或信号发生器，根据雷达原理，在故障后的线路两端或一端，施加高频信号或者直流信号，再根据信号到达线路两侧或单侧测量点的时间进行测距，B型为双端，C型为单端；D型为根据故障后产生的故障行波到达两侧母线的时间差，进行故障测距，也是现在在架空线路中运用最为广泛和成熟的双端测距；E型是根据重合闸产生的高频行波在故障点和测量点往返的时间差计算故障距离。
在工程实际运用中，D型测距原理简单且装置判断首波头到达时刻较为容易，是电网内使用最为可靠的行波测距方法；A型测距原理使用故障后的单端行波量，经济性高且使用范围广，但是由于装置检测后续有用波头的能力没有有效改进，因此装置自动测距准确性差，限制了其推广程度；B型和C型使用在高压直流输电线路的行波测距中；E型由于线路两侧断路器重合时间有不一致，两侧断路器重合产生的行波波头有重叠，基本无法在工程实际中使用。下面主要介绍电网内运用最为广泛的A型测距原理和D型测距原理。
2.1、A型行波测距
针对这种一端母线可测暂态行波零模量而对端母线可测三相行波模量的输电线路，利用这种改进的双端测距方法可以避免某些变电站内三相电流绕组施工难度大、负载多以及绕组上接线过多不宜接入更多接线而造成的行波测距设备无法接入三相暂态行波信号，导致无法实现双端测距的不足；利用在变电站中，零序绕组负载较少，零序信号接入方便的优势进行故障测距，从而实现具有较高精度的双端行波故障测距。
目前，国内的220kV线路长度通常不会超过150km，尤其是南网近些年来对线路架构与布局进行了一定优化，大量的220kV线路仅有数十公里，线路长度对零模行波的衰减影响应该在可以接受的范围内，不会影响零模初始行波的检测与识别，对零模波速的影响也较小，在测距过程中部分的采用零模行波应该是可行的。
参考文献：
[1]陈平，徐丙垠，李京，等．现代行波故障测距装置及其运行经验[J]．电力系统自动化，2003，27(6)：66-69．
[2]谢民．220kV电网行波测距系统组网运行实践探讨[J]．电力自动化设备，2010，30(5)：135-138，141．
论文作者:唐明淑
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/24
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