摘要：准确的故障测距有利于迅速定位故障点，加快线路的恢复供电，具有明显的经济效益与社会效益。对比传统的故障测距技术，基于行波的故障测距技术受互感器饱和特性、系统运行方式的影响较小，准确度较高，本文就220kV电网行波测距系统组网运行实践进行深入探讨，以供参考。
关键词：输电线路；行波；故障测距；组网；220kV电网
1概述
随着智能电网建设的开展，从电网自愈性来说，对电力系统故障后快速恢复提出了更高的要求，因此，输电线路精确故障定位越发显得重要。但原有的故障测距系统也体现出以下不足：（1）信号接入方式落后：现有的站内测距终端装置难以接入电子式互感器信号，同时，需要将信号电缆引入控制室进行集中式采样，不符合智能变电站工程技术要求。（2）信息共享水平低：原有的测距装置其录波数据未提供给其他装置、系统使用，同时也无法调用其他装置、系统的数据。（3）全网信息未充分利用：现有测距系统在算法上一般考虑线路两侧数据，而实际运行经验表明，如能利用全网信息，将有效提高测距系统的整体可靠性。本文结合实际工程情况，详细介绍了电网220kV行波测距系统的基本原理，研究了目前行波测距组网运行与实践中的难点，并提出了处理方案。
2现代线路故障行波测距基本原理
2.1单端A型测距原理
在被监测线路发生故障时，故障产生的暂态行波会在故障点及母线之间来回反射。装设于母线处的测距装置接人来自电流互感器二次侧的暂态行波信号，使用模拟高通滤波器滤出行波波头脉冲。由于母线阻抗一般低于线路阻抗，电流行波在母线与故障点均产生正反射，因此，故障点反射波与故障初始行波同极性，而故障初始行波脉冲与由故障点反射回来的行波脉冲之间的时间差△t对应行波在母线与故障点之间往返一次的时间，可以用来计算故障距离。设S端为测量端，波速度为v。，故障初始行波与故障点反射波到达本端母线的时间分别为Ts1和Ts2，则故障距离XL为
在相间故障存在较大的过渡电阻以及单相接地故障时，对端反射波在故障点有较大的透射。当故障点在线路中点以外时，来自线路方向的第二个行波波头是来自故障线路对端的反射波，虽然电流行波在对端一般产生正反射以及故障点透射系数为正数，由于向对端运动的故障初始行波与向本侧运动的初始行波反极性，故对端反射波在本侧记录下的行波波形上与故障初始行波反极性。线路对端母线反射波与故障初始行波的时间差△t’对应行波在故障点与对端母线间往返一次的时间，据此可计算出故障点距对端母线的距离：
由此可见，测出故障行波与第2个来自故障线路方向的行波波头之间的时间差，即可找出故障点的位置。
2.2双端D型行波测距原理
设故障初始行波波头到达两侧母线的时间分别Ts和TR，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，则故障点到两端母线的距离：
双端测距法由于只检测故障产生的初始行动波波头到达时间，不需要考虑后续的反射与透射行波，原理简单，测距结果可靠。但是双端测距的实现要在线路两端装设测距装置及时间同步装置（GSP时钟），并且两侧要进行通信，交换记录的故障初始行波到达的时间信息后，才能测出故障距离来。应用式（3）计算故障距离。
2.3利用自动重合闸的E型方法原理
线路故障切除后开关重合闸，向线路注入了一个合闸电流脉冲，如果线路存在金属性永久短路故障，则合闸脉冲会在故障点被反射回来，如图1所示。检测合闸脉冲与反射脉冲的时间差可以测量故障距离，测距公式同式（1）
图1重合到金属性故障时的电流行波波形
3电网220kV行波测距系统组网运行实践中的难点及处理方案
3.1行波测距系统程序缺陷
由于行波测距系统最初为单机版，不支持网络通信，针对组网运行的需求对原程序进行了改进，并对新程序进行了测试。但新程序在安装与使用的过程中仍发生了以下一些问题：原设计子站数量过少，无法满足大规模组网；行波测距程序对操作系统版本兼容性差，导致经常出现死机；故障文件的GPS时间有时会发生紊乱等，影响了双端行波测距结果。
解决方案：修改行波测距程序并更换操作系统。
3.2行波测距系统硬件故障率相对较高
相对继电保护装置，目前行波测距系统硬件故障率较高，主要原因有：子站采用工控机配置，有硬盘等旋转部件，较易发生故障；装置电源、交流采样板等部件故障率相对较高；GPS天线易受雷电损坏。这些硬件故障都会影响行波测距装置的正常运行。
解决方案：短期采用加强对行波测距系统的运行维护，在定期校验和运行中及时发现硬件缺陷，降低硬件损坏对系统运行的影响；长期解决方案为改用嵌入式硬件结构，从根本上解决硬件系统可靠性不高的问题。
3.3行波测距系统安装调试及日常维护运行管理难度较大
由于行波测距系统在安装调试过程中需设置大量参数，而且由于行波无法利用二次试验仪器进行模拟，所以行波测距装置安装调试的正确性只有在相应线路故障时才能得到验证，这就加大了安装调试的难度。
解决方案：加强行波测距系统的运行管理；与相关实验仪器厂家合作开发行波测距系统校验仪。
3.4组网运行通信解决方案复杂及其安全性
a.由于行波测距子站可能处于不同的调度数据网，其联网的难度较大。如线路两侧行波测距装置分别处于华东调度数据网和安徽省调度数据网，其联通需在不同数据网的路由器及防火墙等网络装置进行多次配置，难度较大。
b.由于调度数据网对安全性要求很高，当大量行波测距装置接入数据网后，其安全隐患较大，必须采取相应的措施来确保其安全。
解决方案：采用灵活的组网方案满足行波测距系统对调度数据网的要求；严格按照调度数据网的安全要求加装正反向隔离装置、防火墙等设备；在行波测距系统安装杀毒软件，并在调度数据网加装专用的防病毒库服务器，确保网络安全。
3.5行波测距系统安装调试及日常维护运行管理难度较大
由于行波测距系统在安装调试过程中需设置大量参数，而且由于行波无法利用二次试验仪器进行模拟，所以行波测距装置安装调试的正确性只有在相应线路故障时才能得到验证，这就加大了安装调试的难度。
解决方案：加强行波测距系统的运行管理；与相关实验仪器厂家合作开发行波测距系统校验仪。
4结论
行波测距与采用阻抗测量原理的故障测距相比，具有原理先进、测距精度高的优点。近几年应用效果连年提高，在220kV电网发挥了越来越重要的作用。目前，在行波测距组网运行实践中有一些难点和问题，但是只要认真研究分析，这些难点和问题将会逐步得到解决，必然会极大提高行波测距装置的运行水平，为高压线路故障点的快速查找提供更大的帮助。
参考文献：
［1］葛耀中．新型继电保护和故障测距的原理与技术［M］．2版．西安：西安交通大学出版社，2007：301-332．
［2］徐丙垠，李京，陈平，等．现代行波测距技术及其应用［J］．电力系统自动化，2001，25（23）：62-65．
作者简介：
第一作者：胡波（1985.06.03），性别：女；籍贯：山东省；民族：汉；学历：研究生；学士：硕士；职称：工程师；职务：试验员；研究方向：高电压与绝缘技术；单位：国网吉林省电力公司延边供电公司；
论文作者:胡波1,孙猛2,孙宇3,李姗姗4
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/24
标签：故障论文; 母线论文; 线路论文; 系统论文; 装置论文; 反射论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第16期论文;