基于单端电气量的故障测距方法

案例推理式输电线单端电流行波故障测距
输电线路单端电流行波故障是指一种具有短时响应、频率宽带、高精度的故障测距方法，主要针对输电线路的故障测距。

该方法不需要进行高精度的测量，只需在一端安装接
收装置进行故障测距即可，因为故障产生的瞬态行波信号可以通过故障点反射回来到测距
端进行分析。

通过分析故障点到测距端信号的相位差和传播时间的差异，可以计算出故障点的距离。

由于该方法具有许多优点，如成本低、安装方便、测量精度高等，因此在电力行业得到了
广泛应用。

以下是一个实际案例分析：
某地区一条500kV输电线路某段出现了单端电流行波故障，导致线路停电。

因为电力
公司的抢修时间紧迫，需要快速定位故障点，因此采用了单端电流行波故障测距方法进行
测量。

首先，在故障点两侧的电缆上分别安装了两个行波接收器，记录下故障点两侧的行波
信号，并将数据上传至中心服务器进行处理。

通过数据处理，确定了故障点与测距端（即
行波接收器所在端）之间的相位差和时间差，进而计算出距离。

通过该方法，确定了故障点距离测距端2.4千米的位置，定位精度较高。

根据故障点
的距离，对故障点进行检查并进行抢修，最终成功恢复了线路供电。

总之，单端电流行波故障测距方法是一种高效、便捷、精确的故障测距方法，已经成
为电力行业中重要的故障定位手段之一，具有广泛的应用前景。

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。

基于故障分量的配电网单端量测距方法
张国平;王翠霞;杨明皓
【期刊名称】《电力系统保护与控制》
【年(卷),期】2006(034)012
【摘要】为了消除负荷电流对配电网单相接地故障测距精度的影响,提出了基于故障分量的单端量测距方法.该方法根据横向故障电流的特征构造了测距函数,利用线路单端电压、电流的故障分量来计算故障距离.大量的ATP-EMTP仿真结果表明该方法不受负荷电流的影响,可以有效地搜索到配电网多分支线路的故障点或故障范围.
【总页数】5页(P6-9,19)
【作者】张国平;王翠霞;杨明皓
【作者单位】福州电业局,福建,福州,350004;福州电业局,福建,福州,350004;中国农业大学电力工程系,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TM77
【相关文献】
1.利用正序故障分量的双端量精确故障测距算法 [J], 安艳秋;高厚磊
2.基于单端量的超高压交流输电线路单相接地故障测距方法研究 [J], 李跃; 郑涛; 文安
3.基于故障分量计算的高压长线故障测距方法研究 [J], 李澄;邵亮
4.基于故障分量计算的高压长线故障测距方法研究 [J], 李澄;邵亮
5.基于单端量的同塔并架4回线路故障测距方法 [J], 任明珠;邰能灵;袁成;熊超英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于Matlab和差分傅氏算法的单端电气量故障测距作者：白国良来源：《经营管理者·中旬刊》2016年第09期一、引言高压输电线路是电力系统的重要组成部分，随着电力系统规模的日益扩大，高电压远距离输电线路日益增多，所以输电线路的安全可靠运行极其重要。

输电线路具有分布区域广泛，所穿越地区地形条件多变，气候环境复杂的特点，这些特点决定了高压输电线路容易发生各种故障。

过去故障发生后只能依赖巡检人员靠观察确定故障位置，人力成本高。

由于输电线路所处的自然环境情况多样，发生各种瞬时故障的几率大，此类故障往往会造成线路损伤，留下局部隐藏绝缘弱点。

这类缺陷一般不易观察到，破坏痕迹在故障查找时较为隐蔽。

而且一旦遇到恶劣天气，巡线的条件更差，而恶劣天气又增加了故障发生的概率。

因此，必须采用准确的故障测距装置。

从所使用的电气量角度故障测距可以分为单端故障测距和双端法故障测距。

双端故障测距能够免除过渡电阻和负荷变化造成的影响，但是需要实现双端电气量采集同步进行，有对时等技术难题且所需硬件复杂。

传统单端测距法分为阻抗法和行波法。

常用的R-L集中参数电路模型忽略了分布电容的影响，产生较大的误差。

传统的单端行波測距原理是利用行波传播的理论，通过测量初始行波和故障反射波到达测量点的时间差，再结合行波在线路上的传播速度求得故障的距离。

但是当故障点远离测量点，对端母线的反射波在故障点发生折射领先到达测量点，导致反射波与折射波混淆，使得测距结果混乱。

二、Matlab简介电力系统计算机仿真软件具有模型精度高、参数设置方便、运行高效等优点，得到了广泛的应用。

MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink 两大部分。

在电力系统仿真领域MATLAB优势十分明显，工具箱提供了常用的电力系统元件如电源、输电线路、故障模块等，方便用户设定参数，同时拥有测量观察模块，并且允许用户根据需要创建和保存新的元件。

单端电气量组合故障测距方法的适用性分析刘琨;董新洲【摘要】为了研究基于测量阻抗法与单端行波法相结合的组合故障测距法的适用性,分析了测量阻抗法测距的误差来源,给出其误差计算公式;同时分析了影响单瑞行波法应用的因素,确定了其适用范围.依据这两种测距法的特点给出了组合故障测距的适用范围,即当故障电阻小于300Ω、测量端故障线路并联数不为1时能保证较高的测距精度.通过仿真验证了测量阻抗法误差分析、单端行波法和组合测距法适用范围研究结果的正确性.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2012(025)006【总页数】6页(P9-14)【关键词】单端电气量;故障测距;测量阻抗法;单端行波法;组合法【作者】刘琨;董新洲【作者单位】广东电网电力调度控制中心,广东广州510600;清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TM764.1对输电线路故障进行准确定位能够大大降低实地寻找故障点的难度，减少故障修复时间，降低因输电线路故障造成的经济损失。

使用工频电气量的故障测距在20世纪中叶就已经出现[1-3]，根据其使用的电气量可以分为单端测距和双端测距。

单端测距虽然在准确性上不如双端测距，但是却能节省大量投资，因此在工程中得到广泛应用。

1982年提出的测量阻抗法作为最稳定可靠的单端电气量测距方法，已经大量应用在各种故障测距装置上[4]。

测量阻抗法鲁棒性强，但是测距的精确度往往不能满足要求[5-6]。

20世纪80年代后，得益于硬件设备和处理器的性能提升，行波理论开始应用于故障测距，单端行波法测距结果精确，但是容易受到干扰[7-8]，产生假结果。

文献[7]提出一种单端电气量组合故障测距方法，使用测量阻抗法划定故障范围，利用单端行波法进行精确测距，大大提高了单端测距方法的准确性和可信性。

组合法是一种非常切合工程实际的方法[9-13]，但是否也组合了两种方法的不足，其适用性尚需进一步研究。