铁路贯通自闭线路行波故障测距技术

行波测距操作说明行波测距原理分为单端测距和双端测距，单端为线路一端装有行波测距装置，双端为两端都装。

现本站可以实现双端测距，条件为与对端变电站董家变通讯正常，已实现互相调取数据进行分析，通讯采用东北调度数据网。

本装置分为GPS,XC21和工控机三大部分。

一．GPS装置正常情况下失步监视灯灭，时间正常。

二．Xc211. 装置的前面板装置的前面板包括数码显示器(LED)、控制按键、指示灯、EEPROM写保护。

数码显示器(LED)用于显示装置的时间、日期、定值输入菜单与键入值，装置运行状态与装置内部故障信息。

控制按键共有四个，从左到右分别是“Menu”、“→ ”、“+”、“ 回车”，可完成定值整定、波特率设置、时间修改等功能，具体使用详见第4节。

指示灯包括电源指示灯、GPS指示灯、DAU指示灯等。

上电后电源指示灯常亮；GPS指示灯正常时一秒钟闪烁一下，如不闪烁则表示装置的GPS时钟的1PPS未接入；DAU指示灯常亮。

2.装置的后面板装置的后面板包括电源开关、保险丝、PC机接口(COM2)、GPS接口(COM1)和接线端子排。

接线端子排包括电源输入、GPS秒脉冲输入、中央信号或保护出口信号输入、装置异常输出、装置启动输出、线路电流输入等端子。

具体接线及功能见下节。

后面板图见附录B。

3.装置的接线端子图1.接线说明1）模拟量输入端子：上方第一排端子从左至右的第1～48端子为8回线路A、B、C三相电流输入，按Ic8，Ib8，Ia8；Ic7，Ib7，Ia7；Ic6，Ib6，Ia6；Ic5，Ib5，Ia5；Ic4，Ib4，Ia4；Ic3，Ib3，Ia3；Ic2，Ib2，Ia2；Ic1，Ib1，Ia1顺序排列，见附录B。

2）TEST1、TEST2口：是两个测试口。

TEST2口用于测试第一～第四回线路的启动情况；TEST1口用于测试第五～第八回线路的启动情况。

见附录C。

3）串口COM1、COM2、COM3：COM1是GPS时钟接口,插座为九针插座，符合RS485标准，波特率从1200、2400、4800、9600可选，默认为2400bps，用配件中的RS232串口线将它与T-GPS时钟的RS485/422连接即可；COM2为PC机接口,插座为九针插座，标准232接口，波特率从1200、2400、4800、9600、19200可选，默认为19200bps；COM3为备用接口。

行波测距技术在超高压输电线路中的应用现代电力电网的正常运行离不开可靠准确地得到输电线路的故障点的定位。

当超高压输送电线路出现故障时，故障点产生的行波将沿着输电线路向故障点两边进行传播。

行波动作快速，但可以根据行波的特点对其进行距离测量，从而找到故障所发生的位置。

本文将首先简析行波故障测距所使用的物理学机理，并结合具体案例来说明其在超高压输电线路中的应用。

标签：超高压输电；故障测距；行波。

我国经济的高速发展驱动着电力系统朝着更大、更稳定的方向发展。

超高电压输电技术是应时代发展要求应运而生，更高的电压意味着更低的线路损耗和更大的能量传输。

高压输电线路作为电力系统的大动脉，是最容易和最频繁发生故障的部位。

由于输电线路全部在户外，除了恶劣的自然环境，本身的老化等都会导致故障的发生，而由于超高电压输电在远距离输电才更有经济优势，以上原因导致当输电线路发生故障时，极难查找出故障点。

准确快速的故障测距可以有效帮助修复线路，保证线路可靠稳定供电，从而保证整个电网的安全稳定运行，最大限度降低线路故障对整个电力系统造成的威胁和对国民经济和人民生活带来的综合损失。

1、电力输电线路测距现状基于工频电气量的工频阻抗法是当前电力系统使用较多的定位故障点的方法，其主要是通过测量故障输电线的电压电流等量并计算出系统故障回路的阻抗值来估算故障点的距离。

但阻抗法极易受输电线路本身阻抗、负载电荷等的干扰，测距的精度没法得到保证。

高频数字量采集和电磁暂态理论的进步推动了基于行波的测距技术的发展，其测距精度相较传统工频阻抗法有了大大提高。

2、行波测距的物理学释义及实际应用方法根据叠加原理将发生故障的输电线分为正常状态和附加故障状态的叠加。

由工程经验知，一般故障点和地短接使得故障点的电压变为0V。

输电线正常工作时，定义该点电压为U。

由叠加原理易知，假定叠加的故障时，定义该点电压为-U，这样叠加之后故障点的电压为0V。

假定的叠加故障状态中-U电压将使得高压输电线产生由故障点向线路两端传播的前进波，即故障行波。

行波故障测距浅析及配置建议【摘要】：本文介绍了行波故障测距的概念和原理，对两种典型的行波测距方法――单端行波测距法和双端行波测距法的优缺点进行分析，并结合不同电压等级的输电线路，提出了符合对应电网要求的配置建议。

【关键词】：故障测距行波XC-21 输电线路引言对220kV及以上电压等级的电网，当线路发生故障后，必须进行寻线，以寻找故障点，根据故障造成的损坏程度判断线路能否继续运行还是须停电检修。

高压输电线路故障的准确定位，能够缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失。

对于占绝大多数的能够重合成功的瞬时性故障来说，准确地测出故障点位置，可以区分是雷电过电压造成的故障，还是由于线路绝缘子老化、线路下树枝摆动造成的故障等，从而及时发现事故隐患，采取有针对性的措施，避免事故再次发生。

因此，线路故障后快速寻找故障点就成为保证电网安全稳定运行的一项重要技术，输电线路精确故障定位具有重要意义。

行波测距是利用高频故障暂态电流、电压的行波来间接判定故障位置，包括单端行波测距法和双端行波测距法。

由于其有着较高的精度和准确率，基于行波原理的测距装置已得到较为广泛的应用，其推广和应用对输电线路运行的安全性、经济性和可靠性具有重大意义。

本文介绍了行波故障测距的概念和原理，比较了两种典型的行波测距的方法，根据其特点提出了配置建议。

1行波故障测距原理1.1行波的基本概念线路上任一点电压、电流值实际上是许多个向两个不同的方向传播的电压、电流波值的代数和。

这些电压、电流波以一定的速度运动，因此称为行波。

运动方向与规定方向一致的行波，为正向行波，而把运动方向与规定方向相反的行波为反向行波。

规定由母线指向线路的方向为正向，则由母线向线路运动的行波叫做正向行波（V+、I+），而由线路向母线运动的行波叫做反向行波（V-、I-）。

输电线路故障时，相当于在故障点加上了与该点故障前电压大小相等，方向相反的虚拟电源。

这个虚拟电源产生向线路两端运行的电压、电流行波，经过多次反射、衰减，进入一个新的稳态。

输电线路故障行波分析与测距探讨摘要：基于输电线路故障时产生的暂态行波进行故障定位，既能满足超高压输电线路对保护装置迅速动作的速度要求，还能对故障进行精确定位，且基本不受故障类型的影响。

影响行波故障测距精度的主要因素有行波的速度和行波波头准确到达时刻的标定。

针对常用的行波波速确定方法——公式法和在线测量法，通过在不同线路长度、不同故障距离下的仿真分析得到相对应的行波波速，并将所得到的波速用于同一故障距离测量，通过对测距结果对比分析，找出在某种故障距离下的最优波速，从而达到提高测距精度的效果。

通过仿真分析发现，在线实时测量波速在合适范围内的测距精度比固定波速的测距精度高，满足规范标准对测距误差不超过1%的要求。

关键词：输电线路；故障测距；暂态行波；行波波速引言经过电网改造与升级，我国的输电线路传输功率、电压等级越来越高；但由于我国地理环境复杂，输电线路所经区域跨度大、环境变化与差异大、加上季节与气候、天气与温差等的影响，给电力系统带来了诸多故障。

另一方面，随着我国各地区经济提升、城市发展、生活水平改善，人们对于基础的电力供应需求也在不断上升，而有的地区却存在电力过剩，全国在总体上表现出一些剩余与紧缺现象交叉一起的现象，也就是说电力的量在地域分布极不均衡，给发电企业的发展带来了诸多负面压力，所以，需要以市场为导向积极推动电力输送与资源共享，当然由于调度范围广，所以途经各处环境复杂、故障多发，为了解决这些问题，目前已经出现了新技术，比如，行波分析与测距技术就是其中之一，可操作性强，适应范围较为普遍，值得进一步深入讨论。

1概述高压输电线路故障测距办法主要有两类：一是阻抗法，二是行波法。

阻抗法以工频电气量为根底，经过求解差分或微分方式表示的电压均衡方程式而完成故障测距，这种算法大局部是树立在一种或几种简化假定之上。

而经历标明，这些假定经常带来很大的误差，经过对这些误差进行补偿或者采用多端线路数据，能够在一定水平上进步算法精度，但关于某些系统构造或故障类型，阻抗算法存在明显缺乏，如高阻接地，多电源线路，断线故障，分支线路，线路构造不固定，有时同杆、有时分杆架设的双回线，直流输电线路等。

铁路10KV电力贯通（自闭线）线路故障分析判断及查找方法10KV电力贯通线（自闭线）路是铁路电力系统的重要组成部分，线路因点多线长，路径复杂，设备质量参差不齐，受气候、地理环境影响较大，供用电情况复杂，设备故障影响着铁路供电系统的安全运行，直接影响到铁路运输的安全正点。

如何正确有效地判断、查找、处理电力线路故障，缩短停电时间，及时恢复供电尤为关键。

现将电力设备故障类别，各种现象及分析判断查找方法简述如下：一、10kV电力贯通(自闭)线常见故障1. 短路故障：⑴相间短路（三相和两相短路）；⑵接地短路（两相短路接地、两点接地短路故障、单相接地短路）。

2. 接地故障：⑴金属性接地；⑵非金属性接地。

二、造成设备故障的主要原因：1. 雷击瓷瓶击穿、避雷器击穿（爆炸）引线搭接在金具上。

2. 外力原因造成倒杆、断线、电缆损坏。

3. 设备原因造成故障，如瓷瓶击穿、连接线夹断裂造成缺相、电缆接头工艺不达标造成接地或短路故障等。

4. 气候因素造成故障，如大风倒树压在线路上。

5. 设备缺陷处理不及时造成故障。

三、10KV电力贯通（自闭）线短路故障分析及处理贯通（自闭）线跳闸后，重合闸不动作或动作不成功时，首先由变配电所值班员和生产调度分别调取跳闸、重合闸不成功时的数据，通过分析初步判断故障性质及位置。

根据分析情况，可组织对跳闸线路进行试送电进行故障排查。

试送电进行故障时应注意以下几个方面：1. 正确选择试送电的配电所⑴尽量避免用信号备用电源取自该配电所的馈线柜，若试送电引起进线断路器跳闸，则会造成这些站信号主备用电源同时停电。

⑵选择故障点远端的变配电所进行强送，且两配电所必须均取消重合闸，待线路故障处理完毕恢复供电时重新开通。

⑶选择进线、母联与馈线断路器整定值级差较大的变配电所进行强送。

选择配电所贯通线不在主供的变配电所，如果并网条件好的，则需要并网倒电将主供所的贯通线（自闭线）倒为备供，避免强送电时因线路故障未消除，造成越级跳闸，扩大停电范围。

论铁路10kv供电系统中自闭、贯通线路故障查找方法李扬摘要:在铁路电力供电系统中，自闭和贯通电力线路为铁路沿线自动闭塞信号及车站负荷等提供电源。

为了保证铁路运输安全，对自闭贯通线的可靠性和故障快速排除的要求很高，如产生供电中断，将会导致自动闭塞信号混乱，影响铁路的正常运输，严重时将会造成重大生命财产损失。

因此，为了避免事故进一步扩大，提高配电网的安全、可靠、经济运行，必须尽快找到故障点并排除故障。

本文结合工作中的实际情况快速确定故障区段，合理利用阻抗法、行波法、S注入法的各种优点，为快速查找故障和处理故障提供了有利保障。

关键词:自闭贯通线;阻抗法;行波法;S注入法；故障区段1. 自闭贯通线路特点我国铁道配电网采用自动闭塞和电力贯通线路(简称自闭贯通线)为铁路系统调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰信号等一级负荷提供电源。

自闭电力线路是指对自动闭塞区段信号设备供电的10kV专用电力线路。

贯通线是指连通铁路沿线两个相邻变电所、配电所间的10kV或35kV电力线路，它主要对沿线的车站和区间负荷供电，兼做信号设备的备用电源。

在我国，为了实现安全、可靠、优质、经济地供电，铁路自闭贯通配电网在系统构成和功能上与常规电力系统配电网有所区别，自闭贯通线简化其示意图如图所示，它主要的特点有:(1)供电线路长。

(2)供电点多，供电负荷小。

(3)系统接线形式简单，但线路为架空线和电缆混合线路。

(4)运行环境差，地区偏远，日常维护困难，一旦故障发生，其维修较困难。

(5)电压等级低，变(配)电所结构单一，但供电可靠性要求高。

京哈线通蓟自闭、贯通区段2.自闭贯通线路故障定位的意义及研究现状据现场调查，自闭贯通线投入以来，各种故障屡有发生，如线路上瓷瓶、悬垂的绝缘子由于各种原因，经常遭受破坏，有的明显，有的隐蔽；避雷器数量多，造成击穿的机率较大；10 kV电缆绝缘薄弱，北方地区温差大和电缆运行环境极为复杂，电缆头常发生击穿故障；小动物、风季铁丝、树枝类常被刮到线条或变压器上引起接地或短路；气温骤然降低造成线条断线等。

浅析铁路电力远动系统技术摘要：电力远动的应用是铁路发展的一个重要的里程碑，它为铁路电力系统向自动化方向发展奠定了坚实的基础，为铁路行车供电提供了保障。

本文简单介绍了铁路电力远动系统，并与探讨了铁路电力远动系统的几项技术与应用。

关键词：铁路；电力远动；抗干扰一、铁路电力远动系统铁路电力远动系统又称铁路电力调度自动化系统，就是利用计算机软硬件技术、自动检测和控制技术、计算机通信和网络技术，对铁路电力供电的各个环节，如变配电所、信号电源(STU)、线路开关(FTU)等，进行集中监视和控制，实现遥测、遥信、遥调、遥控的功能，达到自动化调度和管理的目的，以提高运行管理及维护水平的系统。

铁路电力远动系统一般选用分层分布式系统结构，主要由远动控制主站、远动终端和通信通道三部分构成。

电力远动系统的主要功能有故障处理功能，主要指线路故障定位，自动或手动隔离故障点，恢复非故障区段的供电。

信号供电电源监视，即信号电源的运行状态监测及失压、过流等异常情况的检测、告警、录波等功能。

SCADA（遥信、遥测、遥控、遥调）功能。

二、铁路电力远动工作系统操作在某铁路线电气化新增二线的施工中，曾出现过一个电调台在一个天窗内办理12张工作票。

一个供电臂有5—6个作业组同时作业的情况。

如果不采用远动系统，电力调度直接下令给变电所值班人员进行停送电操作，由于变电所值班人员并不掌握供电臂上作业组作业情况，变电所值班人员对命令内容是否正确根本无从判断，增加变电所操作这一环节，反会不利。

电力调度的作业流程：作业前一日工区申报作业计划(内容包括停电范围、作业地点）一电力调度审核工作票——作业时电力调度给变电所发令停电(或远动操作停电）一工区作业完毕消令——电力调度发令送电(或远动操作送电）。

此过程中存在三个关键环节：要进行远动操作的开关与计划中要求停电开关是否一致；电力调度下令时，作业命令中作业组要求的停电开关是否确已停电；作业完成后进行送电时，此开关所涉及的供电臂上的所有工作是否已全部完成。

附 录 A （资料性附录）行 波 测 距 基 本 描 述行波测距是利用故障产生的暂态电流、电压行波来确定故障点的距离，如图A.1所示。

它包括双端行波测距法和单端行波测距法。

1M T '2M T 2M T 1N T '2N T 2N T图A.1行波测距示意图双端行波测距是通过测量故障行波达到线路两端的时间差来计算故障距离，公式为：111()2N M L T T v l −−=（A.1） 112()2M N L T T v l −−= （A.2） 式中：Ｌ 线路长度；l 1，l 2 故障点到两端的距离；T M1，T N1 行波到达线路两端时间；ｖ 行波传播速度。

对双端行波测距法而言，线路长度的误差ΔL 将会导致ΔL /2的测距误差，1μs 的时间误差将导致近150m 的测距误差。

单端行波测距是通过测量故障行波在故障点与本端母线之间或故障点与对端母线之间往返一次的时间差计算故障距离，公式为：211()2M M T T v l −= （A.3） '211()2M M T T v l L −=− （A.4） 式中：l 1 故障点位置；L 线路长度；T M1，T M2 故障初始行波到达M 端母线测量点及其从故障点反射回测量点的时间；T’M2经过故障点透射过来的故障初始行波在N端母线的反射波到达M端母线测量点的时间；ｖ行波传播速度。

单端行波测距由于原理上的缺陷，一旦不能正确识别反射波，测距精度就无法保证。

由于实现单端行波法的计算机算法还不成熟，因而难以自动给出准确的测距结果；同时在很多情况下，也无法通过对单端暂态行波波形的离线分析获得准确的测距结果。

双端行波测距受影响因素少，测距结果准确、可靠。

原理上可利用电流行波或电压行波测距，考虑到CT具有较好的传变高频信号的能力，建议使用CT二次侧测到的电流行波信号进行测距。

在实际应用中，一般应利用电流行波故障测距，同时以双端行波测距法为主，辅助以单端行波测距法或其它方法。

铁路自闭贯通线路行波故障测距技术铁路自闭/贯通线路行波故障测距技术科汇电气铁路自闭/贯通线路行波故障测距技术本文简要介绍了铁路自闭/贯通线路的结构特点、故障特征以及传统的故障检测方法。

分析了电力线路故障行波的产生和传输特征，介绍了基于行波理论的4种测距方法及其在输电线路的应用。

针对自闭/贯通线路结构的特殊性，提出了应用行波测距的基本模式：利用两相线路之间的故障电压行波信号、基于双端原理测量故障距离，对实用中面临的关键技术进行了详细分析。

最后介绍了科汇电气公司生产的TXC－2000型行波测距系统，给出了现场人工试验和试运行结果。

本文是科汇电气有限公司内部培训教材，也可供其他从事铁路自闭/贯通线路运行的技术人员和管理人员参考使用。

参加本文编写的有科汇电气有限公司薛永端博士、徐丙垠博士、李京、陈羽、陈平博士，山东大学季涛博士、刘洪军等。

济南铁路局机务处张忠权高工对全文进行了审阅。

本文书写过程中，还得到科汇电气有限公司颜廷纯、田江涛、韩建军、李胜祥、熊立新等同仁的帮助，在此一并表示感谢。

鉴于编写者水平所限，准备的比较仓促，文中难免有错误或不足之处，欢迎读者提出宝贵的意见、建议并予谅解。

本文版权归科汇电气有限公司所有，未经同意，请勿自行复制。

编者2005年3月第 1 章概述 (1)1.1 自闭/贯通线路故障测距的作用及意义 11.2 对故障测距装置的基本要求 (2)第 2 章自闭/贯通线路故障特征及传统测距方法 (3)2.1 自闭/贯通线路结构特点 (3)2.2 自闭/贯通线路故障特征 (4)2.3 传统故障测距及定位方法 (5)2.4 传统故障定位或测距方法性能评价 (6)第 3 章行波测距基本原理 (7)3.1 行波的基本概念 (7)3.2 行波故障测距原理 (8)3.3 行波测距在输电线路的成功应用 (10)第 4 章自闭/贯通线路行波测距模式 (12)4.1 利用双端法测距 (12)4.2 利用电压行波作为测量信号 (13)4.3 选择线模分量实现测距 (14)4.4 自闭/贯通线路行波测距模式 (17)第 5 章关键技术问题及解决 (18)5.1 行波信号的获取及信号利用方式 (18)5.2 超高速数据采集 (19)5.3 时间同步及故障行波脉冲到达时间检测 (19)5.4 混合线路对检测可靠性的影响分析 (20)5.5 过渡电阻、故障初相角对检测可靠性的影响分析 (21)5.6 通信问题的解决 (22)第 6 章行波测距装置及系统 (23)6.1 系统构成 (23)6.2 系统工作原理 (24)6.3 行波分析功能描述 (25)6.4 主要技术特点 (26)第7 章现场试验及实际运行结果 (28)7.1 试验线路示意图 (28)7.2 人工试验及结果 (28)第8 章结束语 (33)第 1 章概述铁路电力系统工作于电网末端，属于供配电环节，但由于涉及到行车安全等因素对供电可靠性要求极高。