输电线路故障测距的主要方法分为三类：阻抗法、行波法和故障录波分析法。
阻抗法
阻抗法建立在工频电气量的基础上，通过建立电压平衡方程，利用数值分析方法求解得到故障点和测量点之间的电抗，由此可以推出故障的大致位置。根据所使用电气
量的不同，阻抗法分为单端法和双端法两种。
对于单端法，简单来说可以归结为迭代法和解二次方程法。迭代法可能出现伪根，也有可能不收敛。解二次方程法虽然在原理和实质上都比迭代法优越，但仍然有伪根
问题。此外，在实际应用中单端阻抗法的精度不高，特别容易受到故障点过渡电阻、
对侧系统阻抗、负荷电流的影响。同时由于在计算过程中，算法往往是建立在一个或
者几个假设的基础之上，而这些假设常常与实际情况不一致，所以单端阻抗法存在无
法消除的原理性误差。但单端法也有其显著优点：原理简单、易于实用、设备投入低、不需要额外的通讯设备。
双端法利用线路两端的电气信息量进行故障测距，以从原理上消除过渡电阻的影响。通常双端法可以利用线路两端电流或两端电流、一端电压进行测距，也可以利用两端
电压和电流进行故障测距。理论上双端法不受故障类型和故障点过渡电阻的影响，有
其优越性。特别是近年来GPS设备和光纤设备的使用，为双端阻抗法的发展提供了技术上的保障。
双端法的缺点在于：计算量大、设备投资大、需要额外的同步和通讯设备。
行波法
行波法利用的原理是当输电线路发生故障时，将会产生向线路两端以接近光速传播的电流和电压行波。通过分析故障行波包含的故障点信息，就可以计算出故障发生的
位置。
故障录波分析法
故障录波分析法利用故障时记录得到的各种电气量，事后由技术人员进行综合分析，得到故障位置。随着计算机技术和人工智能技术的发展，故障录波分析法可以通过自
动化设备快速完成。但该方法会受到系统阻抗和故障点过渡阻抗的影响，而导致故障
测距精度的下降。
电缆故障测距方法 在线测距方法 故障定位技术的发展主要经历了三个阶段：模拟式定位技术、单端数字式定位技术、双端定位技术。早期的故障定位装置是机电式或静态电子仪器构成的模拟式装置。后期的故障录波器是以光电转化为原理、以胶片为记录载体、根据故障录波仪记录的电信号来粗略估计故障点位置。测试技术的出现以及计算机技术和通信技术都加速了故障定位技术的发展。这个阶段出现了许多利用计算机进行故障定位的方法，其特点是采用单端信息，应用计算机的超强运算能力对各自算法进行修正，求得故障距离。有些算法已应用到实际故障定位装置中，不足之处是无法克服故障电阻对故障定位精度的影响。 其中，单端阻抗法只用到线路一侧的电压、电流测量值，由于其理论上无法克服过渡电阻的影响，需要在测距算法中做一定的假设，所以其测量精度在很多情况下难以保证，但是有着造价低，不受通信因数的限制的优点，在实际应用中有着一定的应用需求。单纯依靠单端信息不能有效地消除因素包括：负荷电流；系统运行阻抗；故障点过渡电阻，这自然影响到测距的精度。 单端行波法 是基于单端信息量的一种测距方法，其中单端行波测距的关键是准确求出行波第一次到达监测端与其从故障点反射回到监测端的时间差，并包括故障行波分量的提取。常用的行波单端故障定位算法有求导数法、相关法、匹配滤波器法和主频率法。由于行波在特征阻抗变化处的折反射情况比较复杂(如行波到达故障点后会发生反射也会通过故障点折射到对侧母线上去)，非故障线路不是“无限长”，由测量点折射过去的行波分量经一定时间后，又会从测量点折射回故障线路等，使行波分析和利用单端行波精确故障定位有较大困难。 双端行波测距 是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。双端行波法的关键是准确记录下电流或电压行波到达线路两端的时间，误差应在几微秒以内，以保证故障定位误差在几百米内，行波在线路上的传播速度近似为300m/μs，1μs 时间误差对应约150m 的测距误差。双端信号要求严格的同步，随着GPS对民用开放，使得双端故障定位法迅速发展。这种定位方法的定位精度高，已成为近几年来故障定位方法研究的热点。 电缆故障定位技术经过国内外专家学者几十年的共同努力，已取得了
电力系统输电线路故障测距方法研究 摘要：本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。 其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计 的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达s 1的统一时标,从而可实现高精度的双端行波法测距。 为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过分析研究，其结果说 明本系统的实验方案确实可行。理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。 关键词：输电线路；故障测距；电力系统；行波；全球定位系统(GPS) Research about the measure of fault
location in power system transmission line Abstract：The development and general situation of the research in this field in China and in other countries is introduced in this paper. All the existing algorithms can be classified into 4 main methods those are traveling wave location, impedance location, fault analysis location and Intelligence location .Then the principle and application condition of each algorithm are presented and discussed. Based on the analysis and comparison of each algorithm, the corresponding merits and application limitation are concluded. In this article, a new design scheme of the fault locator for HV transmission lines is presented. By using high-speed data acquisitioning unit designed specially to capture traveling waves of transient current, using Global Positioning System (GPS) to supply high precise time tagging for both ends and using wavelet transform theories to identify the head of the traveling waves, the fault locator can realize high precise double-ended traveling waves location. At the same time, using two-terminal voltages and currents sampled by the medium-speed sampling and processing unit synchronized by the Pulse Per Second (1PPS) of GPS, can realize accurate double ended steady state location. In order to verifying the feasibility of the fault location method, which is presented in this thesis, the experiment is performed based on the locale condition. The result shows that the experimental scheme of this thesis is feasible. The analysis and simulation results indicate that the studies in this dissertation can improve the accuracy, reliability and adaptability of traveling wave fault location. Keywords: power transmission line; Traveling wave; power system；Global Positioning System (GPS) ；fault location 第1章绪论
输电线路故障测距系统现状及发展趋势综述 发表时间：2016-10-18T15:34:19.453Z 来源：《电力技术》2016年第8期作者：关昕[导读] 本文阐述了输电线路行波故障测距技术的原理、发展历程，介绍了输电线路行波故障测距系统在国内的应用现状。 贵州电网公司都匀供电局贵州都匀 558000摘要：本文阐述了输电线路行波故障测距技术的原理、发展历程，介绍了输电线路行波故障测距系统在国内的应用现状，分析了工程应用中存在的问题。针对上述问题，并结合近年来电力科技发展，本文提出了行波故障测距系统的后续技术发展方向。 关键词：输电线路；行波法；故障测距 1.引言 输电线路是电网中较容易故障的部分，输电线路故障后，快速、精确的定位故障点位置对缩短线路停电时间、快速恢复供电、降低停电带来的经济损失具有重要意义。从长期运行的角度看，精确的故障点定位信息有助于运行单位的事故分析，及时地发现故障隐患，采取有针对性的措施，提高线路运行的长期可靠性。 输电线路故障测距方法（故障定位）从原理上可分为阻抗法、行波法、时域法、频域法等。目前，获得实际应用的主要是阻抗法和行波法，保护/录波装置中主要应用的是阻抗法，行波故障测距装置则一般是单独组屏。相对而言，阻抗法受过渡电阻、系统运行方式、互感器等因素影响，在长线路、高阻故障情况下，定位误差较大，因此，输电线路行波故障测距装置是目前国内电力运营单位最主要的故障定位手段。本文首先阐述了输电线路行波故障测距系统在国内发展及应用现状，介绍了存在的问题，并对后续技术发展进行了分析。 2.输电线路行波故障测距技术原理及发展历程 2.1 输电线路行波故障测距原理 输电线路行波测距法（也称为行波故障定位），根据需要的电气量的不同，可分为单端法、双端法、脉冲法。目前，现场运行装置基本上都是采用采用双端法，其原理是利用故障产生的暂态行波，通过计算暂态行波到达线路两端的时间差来计算故障位置。故障测距计算中主要解决以下两个问题：①行波在传输过程中的衰减及波形畸变（即信号色散）；②不同线路类型中行波波速的确定。 图1 双端行波测距原理 2.2 输电线路行波故障测距技术发展历程 在上世纪70年代，国外相关研究单位就提出了行波故障定位概念，但受采样、授时等技术的限制一直未能实用化。在行波测距技术实用化之前，电力系统主要通过保护/录波装置数据利用阻抗测距法完成故障定位，但受故障过渡电阻、互感器误差等因素的影响，测距精度和可靠性较低，并且不适用直流输电、T阶等类型线路。上世纪80年代以后，随着GPS、数字信号处理技术的成熟，行波故障测距装置技术上逐渐成熟。而在行波故障测距理论研究领域也取得了突破，中国电科院、山东科汇等单位采用小波变换、模量变换、自适应滤波器等手段[1~7]的综合应用解决了色散、波速确定等问题，行波故障测距装置进入实用化阶段。 3．输电线路故障测距系统发展现状 3.1 应用规模 目前，基于行波原理的输电线路故障测距装置在我国电网已经获得了广泛应用，安装厂站数量超过3000个，全面覆盖500kV/330kV以上电压等级线路，距离较长的220kV电压等级线路也基本安装有行波故障测距装置。在国内，从事该领域产品研制与开发的主要厂家是：南京南瑞集团公司，山东科汇公司、山大电力等，由于国内在此领域的应用水平较高，在装置开发和相关技术研究方面与国外机构差距较小。 3.2 应用效果 实际运行统计表明，输电线路行波故障测距装置的精度基本上达到500米~1000米，在现场运行中主要发挥了以下作用： 1）输电线路行波故障测距装置的应用有效缩短了线路停电时间，仅在辽宁电网，根据2006年~2009年统计，挽回停电损失上亿元。 2）对于四川、青海、云贵等地电网，由于输电线路多跨越山区、林地，巡线困难，行波故障测距装置的应用大大降低了巡线工作量。 3）输电线路故障点的准确定位有助于运营单位采取预防性措施，这也间接降低了输电线路后续故障发生的概率。 但需要指出的是，输电线路行波故障测距装置的应用效果与现场的运行维护情况相关。以辽宁电网为例，2014年上半年，220kV线路故障的定位成功率超过95%，平均误差在2级杆塔以内（不到500米误差）；而运行维护不力的地区，故障定位成功率甚至不及50%。 3.3 存在的问题 （1）故障测距装置可靠性相对较低。 这是影响行波故障测距装置应用效果的最主要因素。由于行波故障测距装置系统构成较为复杂，包括装置采样、通讯、GPS授时（精度要求较高）多个环节，其中一个环节出现问题，即可能导致故障失败。根据各网省公司统计，由于通讯、GPS原因导致的故障定位失败占据故障总原因的70%以上。
Smart Grid 智能电网, 2016, 6(2), 64-72 Published Online April 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/6a893154.html,/journal/sg https://www.doczj.com/doc/6a893154.html,/10.12677/sg.2016.62008 A Fault Locator for Transmission Line Based on Artificial Intelligent Algorithm Yu Zou Qinzhou Power Supply Bureau, Guangxi Power Grid Co., Ltd., Qinzhou Guangxi Received: Mar. 24th, 2016; accepted: Apr. 8th, 2016; published: Apr. 11th, 2016 Copyright ? 2016 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/6a893154.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Considering the transmission line with multi-branch, a dynamic fault location algorithm based on intelligent algorithm is presented in this paper. Based on the measured voltage and current at two terminals, a discrimination index is proposed by which the faulted section can be located first. Af-ter that the equivalent voltage and current at the branch node is obtained by the equivalent calcu-lation of the healthy branches. It corrects the results of fault location method based on genetic al-gorithm by the way of neural network algorithm, with the ranging accuracy improved when there are faults at two terminals of transmission line. The proposed algorithm only demands the meas-ured voltage and current on the two terminals, and inherits the advantages of fault location me-thod based on genetic algorithm, which is independent of fault type, fault resistance at fault point, etc., the influence on ranging accuracy by line parameters deviation is greatly reduced. The pro-posed method is simulated by PSCAD, and the results verified the correctness and high precision of the algorithm. Keywords Transmission Lines with Multi-Branch, The Principle of Superposition, Fault Location, Genetic Algorithm, Artificial Intelligence Algorithm 线路故障测距的人工智能算法研究 邹宇 广西电网有限责任公司钦州供电局，广西钦州
直供线路故障测距修正说明 1.测距原理 直供测距定值说明： 表测距定值表(针对直供线路有效) 注意单位电抗和总电抗都是二次换算值. 测距分段数：测距时将此馈线根据不同的电抗区段分成的测距分段的个数。 单位电抗：在此分段内接触网的单位电抗值,为二次值，x2=x1*K U/K I，单位Ω/Km. 总电抗：保护安装处到此分段末端的总电抗,为二次值,单位Ω。 距离：保护安装处到此分段末端的总距离,单位Km。 以4段分段的故标定值设置举例如下: 变电所 供电线区间线路站场区间线路 设馈线压互变比27.5/0.1，流互变比800/5, 供电线单位电抗0.65Ω/Km，接触网线路单位电抗0.42Ω/Km,站场单位电抗0.2Ω/Km，L1=1Km，L2=10Km，L3=12Km，L4=25Km。则故障测距定值设置如下：
2.测距修正方法 具备原始测距整定数据,现场保护动作数据,实际短路位置数据等相关参数 主要有:整定数据:N,x1,X1,L1,x2,X2,L2,……. 动作数据: Xs,Lj 所在段K, 实际故障距离Ls 设修正后的测距定值:N,x1’,X1’,L1,x2’,X2’,L2,……. 3.计算原理 1)第一段内故障,测距定值修正方法: X1’=L1/Ls*X1 x1’=X1’/L1,其他段根据此参数重新计算 2)第二段内故障,测距定值修正方法: X2’=X1+(L2-L1)*(X-X1)/(Ls-L1) x2’=(X2’-X1)/(L2-L1),后续分段根据此参数重新计算 3)第I段(I≠1) XI’=X I-1+(L I-L I-1)*(X-X I-1)/(L S-L I-1) x i’=(X I’-X I-1)/(L I-L I-1), 后续分段根据此参数重新计算 4.验算为保证正确性,最好按照计算结果划出线性分段图,将故障时的Xs通过坐标及计算,检验是否对应结果为Ls.
电力系统MATLAB仿真实训说明书——输电线路双端故障测距仿真
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燕山大学 课程设计说明书题目：输电线路双端故障测距仿真 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：电气工程学院基层教学单位：电力工程系学号学生姓名专业（班级） 设计题目输电线路双端故障测距仿真 设计技术参数 测距方法大致分3大类：行波法、阻抗法和故障分析法，其中建立在工频电气量基础之一的阻抗算法目前得到了广泛的工程应用。在掌握双端测距基本原理的基础上，搭建输电线路MATLAB故障测距仿真模型，分析不同的故障、故障距离、两侧电源相位差和接地过渡电阻对测距结果的影响。具体参数见参考资料。 设计要求1．搭建输电线路MATLAB故障测距仿真模型，分析不同的故障、故障距离、两侧电源相位差和接地过渡电阻对测距结果的影响； 2．遵守实训期间的纪律要求，独立完成实训任务，； 3．撰写实训总结报告一份（不少于五千字），要求有理论分析和仿真结果，文字符号符合国家现行标准。 工作量1．学会使用MATLAB/SIMULINK电力系统仿真工具箱；2．独立完成仿真电路设计、连接与调试； 3．参加答辩并完成实训报告。 工作计划1．学习使用MATLAB/SIMULINK电力系统仿真工具箱，下发任务书；2．完成实训内容的原理分析与电路设计； 3．在MA TLAB仿真平台上进行电路连接、调试并验收。 4．参加答辩并撰写实训报告。 参考资料1．吴天明. MA TLAB电力系统设计与分析. 国防工业出版社 2．毕潇, 李学农, 陈延枫, 等. 一各双端故障测距算法的仿真及现场实例分析. 高电压技术, 2006, 32(3):105-107 3．自查资料 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日燕山大学课程设计评审意见表
高压架空输电线路的故障测距方法叶锡元 发表时间：2018-12-21T10:20:33.443Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：叶锡元 [导读] 摘要：架空线路是目前电力能源供应的主要方式，随着高压架空输电线路日益增多，输电线路故障问题也频繁出现，对电力系统运行造成影响。 （广东电网有限责任公司东莞西区供电局广东东莞 523960） 摘要：架空线路是目前电力能源供应的主要方式，随着高压架空输电线路日益增多，输电线路故障问题也频繁出现，对电力系统运行造成影响。由于输电线路分布广及穿越复杂地形，容易出现故障；且当架空线路出现故障时，如逐条线路实施排查，效率低，不能对故障及时排除，容易引发一系列连锁反应。实施有效措施对故障进行快速诊断可有利于故障排除，对保障电力系统正常运行将发挥重要作用。高压架空输电线路故障测距方法的使用可快速对故障点进行诊断，有利于故障排除。 关键词：高压架空输电线路的故障测距方法 一、架空输电线路故障概况及分析 具体来讲，关于高压架空输电线路的故障类型主要包括单相、两相等短路故障。就发生频率来讲，单相短路故障的发生率约占据总故障事件的65%以上，其中，三相故障发生概率最小，约占5%左右，但该类故障一旦发生，将对整个电路系统造成严重影响，如烧毁电力元件等，故障不能及时排除，容易引起较大经济损失。关于输电线路发生故障的原因主要是绝缘子被外力等因素击穿而引起接地故障所致。除此之外，天气原因、地理因素也是常见的故障原因，如雷电、大风等引发线路及电气元件损坏而引发故障。此外，腐蚀也是线路故障发生的主要原因，实际线路保护中应引起重视。 二、架空输电线路故障测距原理及方法 对于架空输电线路，故障类型主要包括单相接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障等。长期以来，对于故障的诊断主要依靠人为巡检方式发现故障及排除。而随着微机及微处理技术的应用，一些架空线路故障测距装置的使用很大程度上解决了故障无法及时发现及排除的现状。关于故障测距，方法主要有阻抗法及行波法，具体如下。 （一）阻抗法 阻抗法主要是依据电路在故障时所测量所得的电压、电流计算故障回路阻抗，以便确定其故障位置及实施处理，其主要原理是利用线路长度与阻抗成正比的原理所得。该种测量方法原理简单、造价低及不受通行条件限制等优点，一直是各学者关注的重点。但，该种方式主要缺点在于精度不高，无法准确对故障点实施定位。而基于现有技术，如通信技术、GPS技术的应用，使得采用阻抗法实现输电线路故障测距精度的提升提供了技术保证。 （二）行波法 行波法测距主要是依据行波理论实现故障测距的方法，主要有单端算法及双端算法。如当电路发生故障后，从母线向故障点传播的行波实现折返，从而可以利用传播实现与故障距离成正比而实现测距的目的。测试原理如公式（1）所示。由于该方法测试较为准确，且可以实现对故障点的快速判断，可在实际高压架空输电线路故障测距中使用。 （1） 其中，XS为故障距离；v为波速度，Ts1为故障点初始行波到达母线时间，Ts2为故障点发射波到达母线时间。 双端行波法测距原理与单端行波法测距原理存在不同，即双端算法测距主要是依靠故障点所产生的行波第一次到达两端的时间差实现测距，测距原理见公式（2）所示： （2） 其中，XS为故障距离，v为波速度；Ts1为故障点到达母线一端的时间；Ts2为故障点到达母线另一端时间，L为线路长度。 （三）固有频率法测距 （1）固有频率法测距的基本原理 最早在1979年，Swift发现故障行波的频谱与故障距离及线路终端的结构有关，即:在一系列频率成分组成的行波频谱中，这一系列频率成分称为故障行波的固有频率，其中最低频所占的比重最大，称为行波频谱的主成分。在线路终端为理想的开路或者短路状态的情况下，行波频谱的主成分与故障距离之间有确定的函数关系。该研究局限于线路终端两种极特殊的情况下的故障定位，所以Swift的研究结论仅仅是固有频率法测距的雏形。线路终端为任意阻抗值条件下的故障距离和系统终端阻抗、行波固有频率之间的关系，使得利用行波固有频率的测距方法得到了完善。 （2）固有频率法测距的研究现状 利用固有频率法测距，无论应用场景是交流线路还是直流线路，都需要提取出精确的固有频率，目前提取行波固有频率的算法主要有傅里叶变换、多信号分类算法、小波变换，在此基础上，利用信号的时频相关性，先在频域确定行波频谱的主成分，再在该频率的邻域内确定行波信号的周期来得到更为准确的频率值。文献[43]先利用经验模态分解算法处理信号得到故障测距所需的行波成分，再在该成分中提取固有频率，减弱了频谱混叠对测距的影响。 直流输电线路的边界比较复杂，因此对终端阻抗的处理方式对测距精度有比较大的影响。将固有频率法应用于直流输电线路的故障定位中，该文献对线路终端阻抗的处理是把线路终端对高频分量而言看作是开路的，线路终端对低频分量的作用看作使其发生偏移。没有对线路终端的作用进行理论分析，而是利用神经网络的方法训练得到了测距结果。对线路终端阻抗的影响进行了量化分析，计算得到了行波主频率下的终端反射角，通过行波主频率和反射角计算出故障距离。在柔性直流输电线路中固有频率法的适应性。 三、故障测距方法比较及应用趋势分析 前面，对架空输电线路测距方法及原理进行分析。对于高压架空输电线路及现有测距技术而言，利用微分方程直接在时域中求解是最为直接的方式，这是现有高压架空电线故障测距的主要方式。（1）具体来讲，如利用电感、电容及电阻等参数，并用线路两边的电气量计算沿线电压分布而实现对故障距离的测试属于单回线时域测试法的一种。利用双同线环流网及两侧系统无关及电压为零的点而对线路两侧
第42卷第3期电力系统保护与控制V ol.42 No.3 2014年2月1日Power System Protection and Control Feb.1, 2014 高压直流输电线路单端故障测距组合算法 李博雅1，杨 耀2，杨立红3 （1.沈阳工程学院，辽宁 沈阳100136；2.河南省电力公司三门峡供电公司，河南 三门峡 472000； 3.华北电力大学电气与电子工程学院，河北 保定 071003） 摘要：行波波速的选取和反射波头的识别是影响单端行波测距精度和可靠性的主要因素。基于故障行波的时频域特征，提出一种行波法和固有频率法相结合的单端故障测距算法。利用行波固有频率计算出故障点位置的粗略值，确定故障反射波达到母线测点的时间范围。利用集成经验模态分解算法提取的行波高频分量，对反射波头进行有效识别并获取测距所需的精确时间参数，同时将该高频分量对应的行波波速利用到行波测距中，解决了波速选取的难题。PSCAD仿真结果表明，该测距算法可有效识别行波波头，且测距的精度得到明显提高。 关键词：故障测距；行波；固有频率；集成经验模态分解；高压直流 A combined method of single-ended fault location for HVDC transmission lines LI Bo-ya1, YANG Yao 2, YANG Li-hong3 (1.Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 100136, China; 2. Sanmenxia Power Supply Company, Henan Electric Power Company, Sanmenxia 472000, China; 3. School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China) Abstract：There are two main factors influencing the accuracy and reliability of single-ended traveling wave fault location, namely the determination of traveling wave velocity and the time when the reflected wave fronts arrives. A new fault location method based on the travelling wave’s time- and frequency-characteristics combining with natural frequency is presented. It uses method based on natural frequency to calculate rough value of fault distance, and the time regions of reflected waves from fault point to detective bus are confirmed through the distance. Ensemble empirical mode decomposition is employed to extract the high-frequency component from traveling wave, recognize the reflected wave fronts and determine more accurate traveling wave time parameters. According to the propagation velocity of the frequency, the fault distance is calculated. The results of simulations by PSCAD show that the method proposed can effectively identify the initial traveling wave and improves the fault location accuracy obviously. Key words：fault location; traveling wave; natural frequency; ensemble empirical mode decomposition; HVDC 中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2014)03-0116-06 0 引言 高压直流输电(High V oltage Direct Current，HVDC)具有输送容量大、送电距离远、电网互联方便、功率调节容易等诸多优点，在我国具有广阔的应用前景。直流输电线路距离长，要跨越不同地形和气候区域，工作条件恶劣，故障概率高，巡线难度大，因此，发展精确可靠的故障测距技术，对于保障电力系统的安全运行，提高系统的经济性和可靠性具有重要意义[1-2]。 目前，投入商业运行的故障测距技术主要是行波法。其中，单端行波原理测距结果精确，不需要GPS授时系统及两端数据通信，测距成本低，实时性强，因此，针对单端测距原理的研究具有重要的实际意义[3-4]。 单端行波法需要对行波反射波头进行准确识别和标定，从而降低了测距的可靠性[5-6]。而基于固有频率的测距算法不受行波波头识别的限制，只需要故障后任一段暂态数据提取固有频率即可对故障距离进行估算。虽然该算法测距精度低于行波法，但在原理上具有较高可靠性，鲁棒性强，可用来确定故障点的粗略范围。 本文利用行波法和固有频率法的测距优势互补性，提出一种单端故障测距组合算法。该算法利用固有频率法得到故障距离的粗略值，使得行波反射波头识别范围由整个时间轴变为可选择的局部范
输电线路故障测距的研究 入学年级：2014秋 学生姓名：范晓晨 电气工程及其自动化 学号：142512********* 所学专业：电气化及其自动化 东北农业大学 中国·哈尔滨 2016年11月
摘要：对高压架空输电线路进行准确的故障测距是保障电力系统安全稳定运行的有效途径之一。为此，文章全面地介绍了国内外在此方面的研究现状。根据各种测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为阻抗法、故障分析法、和行波法。阻抗法是根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗，由于线路长度与阻抗成正比，因此便可求出由装置装设处到故障点的距离；故障分析法是利用故障时记录下来的电压、电流量，通过分析计算，求出故障点的距离；行波法是根据行波传输理论实现输电线路的故障测距方法，按其原理可分为A、B、C型3种方法，然后利用小波变换对输电线路故障测距进行模拟仿真。最后，对高压架空输电线路故障测距的研究及应用前景进行了展望。 关键词：故障测距；行波；输电线路；小波变换 1. 概述 高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。同时，它又是系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。因此，在线路故障后迅速准确地把故障点找到，不仅对及时修复线路和保证可靠供电，而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的意义。 根据故障测距装置的作用，对它提出以下几点基本要求[1]。 1)可靠性 2)准确性 3)经济性 4)方便性 目前已有的输电线故障测距装置按其工作原理可以分为以下几种。 1)阻抗法 2)故障分析法 3)行波法 本论文的主要工作如下： 1）对基于电气量的输电线路故障测距进行研究。 2）了解输电线路行波的产生和传播原理、电力系统故障分析。 3）具体掌握基于行波法的输电线路故障测距原理，利用小波变换对行波突变点检测进行研究，并对输电线路故障测距进行模拟仿真。 4）总结并对输电线路故障测距应用前景进行了展望。 2 阻抗法
牵引供电系统故障测距说明资料 1.概述 牵引供电系统根据不同供电方式,接触网故障测距原理不同。当采用AT供电方式,根据线路及通信条件可采用不同测距原理。主要包括“吸上电流比”，“上下行电流比”和“吸馈电流比”测距原理。对直供加回流线供电方式，国内一般采用拟合的分段线性电抗法进行故障测距。 2.测距原理及适用条件 2．1 AT牵引网故障测距原理 针对AT牵引供电系统，由于线路的非线性，主要采用“吸上电流比”，“上下行电流比”和“吸馈电流比”测距原理进行故障测距。 这三种测距原理适用于不同线路条件。 1）吸上电流比 供电臂有故标专用通信通道，各所亭均安装故障测距单元， 线路可为单线或复线。适用于T-R、F-R短路故障，不适用 T-F故障。
上图表示故障发生在第n 个AT 和第n+1个AT 之间 测距公式：)100(1001 11 11n n n n n n n n n n n Q I K I K I K Q Q D L L -+?--+ =+++++ 式中：L ：故障点距变电所的距离 L n ：变电所距第n 个AT 的距离 D n ：第n 个AT 与第n ＋1个AT 之间的距离 I n ,I n+1：分别为第n 个AT 与第n+1个AT 中性点的吸上电流和 Q n ,Q n+1：整定值 K n ,K n+1：电流分布系数，范围根据站场情况可调整。对 标准区间线路K=1.0。 通信通道一般建议采用以供电臂为单元的2M 光纤环形通道。 2） 上下行电流比 无需通信通道，供电臂必须为复线，且末端必须并联闭环供电。重合闸时测距无效。适合各种短路形式。 故障测距公式如下： L Ldn Lup Idn Iup Idn Iup L ?++?+= )() ,min( up up f I t I up I -= dn dn f I t I dn I -= Lup 、Ldn ：上、下行供电臂长度 Iup 、Idn ： 上下行供电臂电流 ΔL ：修正参数
1、前言 高压输电线路的故障极大威胁了电力系统的安全、可靠运行。高压输电网发生故障后,需要及时巡线以查找故障点,以便及时消除缺陷恢复供电。故障点的准确定位,可以使巡线人员直接找到故障点并处理,从而大大减轻巡线负担,这就可以加速线路故障的排除,做到尽量快速供电,将损失减小到最小。 2、输电线路的故障分类 2.1瞬时故障 这种故障能成功重合闸,不会造成绝缘的致命损害。鸟类以及其它物体的短时的导体之间或导体对地接触也会引起这类故障。 2.2永久故障 它是指导体之间以及包括一个或多个导体对地的短路故障,此类故障发生时,不可能重合闸,多由机械外力造成。 2.3绝缘击穿 由于冰雪、老化、污秽以及瞬时过电压闪络破坏等原因,使得线路某一点绝缘降低,在正常运行电压下绝缘击穿而造成短路,重合闸不成功。此类故障在低电压时不出现故障状态。在故障切除后, 它们大多没有肉眼能 看见的明显的破坏痕迹。 3、故障测距方法的分类 现有的故障测距方法按原理来分,基本上可以分为三大类:阻抗法,行波法,故障分析法。 3.1阻抗法 阻抗法是根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗,其前提是忽略线路的分布电容和漏电导。由于线路长度和阻抗成正比,因此便可以求出由测距点到故障点的距离。 阻抗法的优点是比较简单可靠。但大多数阻抗法存在着精度问题。它们的误差主要来源于算法本身的假设,测距精度深受故障点的过渡电阻的影响,只有当故障点的过渡电阻为零时,故障点的距离才能够比较准确的计算出来。而且由于实际系统中线路不完全对称以及测量端对侧系统阻抗值的不可知等因素的影响,测距误差往往远大于某些故障测距产品在理想条件下给出的误差标准。 为此,中外学者做了许多研究工作,在提高阻抗法的精度方面进行了不懈的努力,先后提出了解微分方程法和一些基于工频基波量的的测距算法, 如零序电流相位修正法、零序电流迭代法和解二次方程法等等。但迭代法有时候可能会出现收敛于伪根或难于收敛、甚至于不收敛的情况; 解二次方程法则可能会出现伪根,所以阻抗法的主要问题仍然是测距精度。 3.2行波法 行波法的研究始于本世纪四十年代初,它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。现在行波法已经成为研究热点。
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1．文献综述：结合毕业设计 （论文）课题情况，根据所查阅 的文献资料，每人撰写2500字以 上的文献综述，文后应列出所查 阅的文献资料。 文 献 综 述 0 引言 电能作为洁净的二次能源，在当代社 会的能源比重原来越发挥着它不可替代的 作用。电力行业是国民经济的支柱产业， 优质可靠的电力供应是现代化社会持续稳 定发展的重要保证。因此，保证电力系统 运行的安全性，可靠性，快速性等至关重 要。而输电线路负担着传送电能的重要任 务，是电力系统的经济命脉，其故障直接 威胁到电力系统的安全运行，同时也是电 力系统中发生故障最多的地方。 随着我国电力行业的飞速崛起，现代 电力系统结构的日益复杂，输电线路的输 送容量和电压等级不断提高，远距离输电 线路日益增多，输电线路故障对电力系统 运行，工农业生产和人民日常生活的危害 也与日俱增。所以，及时排除输电线路故 障并及时排除各种隐患，不仅对修复电路 和保证持续可靠供电，而且对保证整个电
高压输电线路的故障测距方法的研究 发表时间：2015-01-23T11:35:16.173Z 来源：《防护工程》2014年第11期供稿作者：胥文琰张林峰王佐许靖 [导读] 高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。同时，它又是电力系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。 胥文琰张林峰王佐许靖国网江西省电力公司抚州供电分公司江西抚州 344000 摘要：文章主要分析了高压输电线路的重要意义，探讨了高压输电线路的故障测距方法。 关键词：高压输电线路；故障测距；方法 引言高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。同时，它又是电力系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。因此，在线路故障后迅速准确地把故障点找到，不仅对及时修复线路和保证可靠供电，而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。 故障测距装置又称为故障定位装置，是一种测定故障点位置的自动装置。它能根据不同的故障特征迅速准确地测定故障点，这不仅大大减轻了人工巡线的艰辛劳动，而且还能查出人们难以发现的故障。 因此它给电力生产部门带来的社会和经济效益是难以估计的。输电线路故障测距的作用笔者分析如下：（1）帮助快速查找故障，节省故障巡线所耗费的大量人力、物力及财力；（2）帮助及时修复故障，提高供电可靠性和连续性，减少停电损失；（3）帮助分析故障发生的原因，并采取适当的预防措施；（4）对于瞬时性故障，可以提醒线路维护人员注意绝缘薄弱点，并适时清理或更换存在隐患的绝缘子，从而避免形成永久故障，而且可以大大节省检修时间和费用。 1 故障测距的要求及现状分析在电网工作中，发电厂将发出的电供给给周边的人们使用，但是发电厂发出的电不仅仅要供周边人使用，还要将电传送到许多更远的地方，用来满足更多的需要，由于需要将电输送到很远的地方，这就需要使用高压输电线路进行电的输送，而不是普通的电线传输。高压输电线路分为电缆输电线路和架空输电线路两种。电缆输电线路不占空间，它是设置在地面以下的，架空输电线路是悬挂在空中的。由于高压输电线路的故障测距分析会直接影响到电网系统的运行，因此，在对高压输电线路进行故障测距时，要保证测距的准确性，这也是故障测距中的最基本的要求之一，通过在故障测距中计算出的绝对误差和相对误差，来最后定下测距的数据，最大程度上减少它的误差，用对比的计算法来衡量出故障测距是否准确，在实际工作中，故障测距会受到环境条件、技术手段以及经济条件上的一些影响，因此在故障测距中都有一定的误差标准，只要测距误差在这个规定误差范围之中，就达到了对故障测距的精确度的要求。要使高压输电线路的故障测距更加精确，最重要的任务是找出影响故障测距准确性的因素。 在电力系统的所有工作中，工作人员普遍都十分重视高压输电线路的故障测距，这也是跟高压输电线路的故障测距在电网工作中的重要性直接相关的。21 世纪的今天，电子产品应运而生，计算机技术普遍应用到了各个行业，各个领域，在电力系统中，技术人员也将计算机尽可能的在故障测距算法中得到利用，已经有大量的专业技术人员将这项任务应用到现场中，做出了一些探讨与研究。 2 高压输电线路故障测距方法研究2.1 故障分析法2.1.1 利用单端数据的故障分析法利用单端数据的故障分析法包括阻抗法、电压法和解方程法。阻抗法是利用故障时在线路一端测到的电压、电流计算出故障回路的阻抗，其与测量点到故障点的距离成正比从而求出故障距离。电压法根据输电线路上发生故障时，故障点处的电压有最小值，通过计算各故障相电压的沿线分布，找出故障相电压的最低点实现故障测距。 据此又提出计算正序故障分量、负序和零序分量的电压沿故障线分布，找出电压的最高点实现故障测距。对比两种方法后者更为简单。 解方程法是根据输电线路参数和系统模型，利用测距点的电压、电流，用解方程的方法直接求出故障点的距离。解方程法包括解复数方程和解微分方程，前者在频域内求解后者在时域内求解。 2.1.2 利用双端数据的故障分析法利用双端数据的故障分析法可分为利用两端电流或两端电流、一端电压的方法；利用两端电压和电流的方法；解微分方程的方法。以上方法可分别建立在三种输电线路模型上，且又可分为需要两端数据同步或不同步两种。 2.1.3 影响故障分析法测距精度的因素1)线路参数的测量问题。故障分析法中输电线路参数计算方法都是在多种假设条件下进行的，很难保证与现场实际情况一致。高压输电线路的参数还受沿线地质、气候、大地电阻率分布不均等因素的影响，甚至线路长度也是随季节变化的，这是造成测距误差的一个重要原因。 2)工频电气量的采集问题。由于算法中电流、电压采用工频电气量，而在故障暂态过程电流、电压包含非周期分量、工频量和各次谐波分量，因此在故障测距前必须对所采集的数据进行数字滤波。 3)采样数据的同步性问题。两端同步的双端法为采用简单精确的同步算法，首先必需解决线路两端的同步采样问题。传统的时钟同步方法难以满足要求。利用GPS 传递的精确时问信号为实现双端量高精度故障测距奠定了坚实基础。但需要增~DGPS 接收装置等硬件设备，造价高昂，同时实际测距还有赖于GPS 的可靠运行。 现场中的硬件对采集的信息仍具有一定的时延，因此两端很难做到真正意义上的数据同步，故在应用上有一定的局限性。单端法硬件要求简单，具有投资少，实现容易等优点。但是这种方法除单端供电线路外，仅使用本侧信息不能消除对侧系统阻抗变化和故障点过渡电阻的影响，会给测距结果带来较大的误差，甚至失效。双端法由于使用了双端信息，因此不必引入对端系统参数，在原理上完全不受故障过渡电阻大小、性质和双端系统阻抗的影响，从原理上保证了测距的精度。但其在数据同步和伪根判别等方面尚有进一步改进之处。 2.2 双端同步测距法2.2.1 本侧电压电流对侧电流法由于故障发生时，电流互感器极易达到饱和导致采样波形发生畸变．从而不能正确地反映真实故障电流。因此电流互感器饱和是影响输电线路双端测距算法的一个重要因素。解决饱和影响故障测距的途径之一是对饱和电流进行补偿矫正。但实际上很难做到将饱和电流完全矫正。另一种解决的途径是研究仅利用两侧电压和另一侧电流，而不考虑CT 饱和的一侧电流，具有更高的测距精度和更广泛的应用。 2.2.2 两侧电压法为了有效避免由于电流互感器饱和带来的测距误差．学者提出了仅基于线路两端同步电压相量的测距算法。理论上。这类方法无需电流相量参与，可以完全不受饱和侧电流的影响。 2.3 行波法行波法依据的测算方法是当输电线路发生故障时，故障行波会在线路中产生，在故障点和其它阻抗不连续点发生折射和反射的情况。 故障测距的行波法算法中经历了两个阶段，分别是早期阶段和现代阶段两种。早期的行波法主要是运用阴极射线示波器或者是最初的