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接触网行波故障测距问题研究及对策分析王 胜（中铁建电气化局集团南方工程有限公司）摘 要：随着“十三五”规划逐步落地，电气化铁路正逐步完成规划内指标，高速扩张的同时电气化铁路的结构形式正逐步发生变化，传统的站内故障测距形式越来越无法保证接触网线路的供电稳定性。
本文从行波法接触网故障测距角度着手，分析了现阶段接触网行波法故障测距存在的取能问题、安装局限性问题以及行波在接触网线路中折反射的问题，并且对相关问题给出一定的见解与对策，从而完善行波法接触网故障测距在复杂结构接触网线路中的应用，实现接触网线路运维管理的智慧化、自动化，同时对未来接触网线路运行维护做出了展望。
关键词：电气化铁路；复杂接触网结构；行波故障测距；问题与对策０ 引言近年来，依据国家“十三五”规划，大力发展轨道交通运输事业，“八纵八横”正逐步落地，在轨道交通高速增长的同时，接触网线路也逐步发生变化，由传统的蒸汽以及柴油供能方式演变为电气化铁道。
我国人口基数大，分布较为密集，同时人员区域性流动较大，这就导致了传统采用直接供电形式的接触网无法满足人们出行要求，因此，采用全并联ＡＴ供电方式的电气化铁路得以大规模发展。
不同于直接供电接触网线路，其具备更强的运输动力以及承载量，同时，为满足现阶段人们生活出行的便利性要求，全并联ＡＴ供电方式的接触网线路也展现出复杂属性。
线路中存在大量的Ｔ接线路，基于电抗法的接触网故障测距方式无法满足接触网线路的需求，这就导致了接触网线路故障处理时效长，严重时会造成恶劣的社会影响［１ ３］。
《电气化铁路接触网运行安全管理》及《铁路电力调度管理办法》中对接触网线路安全运行以及电力故障调度做出了相关规定，这无疑显示了铁路部门对铁路接触网线路安全稳定运行的重视。
本文基于电抗法对接触网线路故障测距精度的不足，从成熟应用于输电线路的行波法故障测距着手，进行接触网线路故障应用的分析，从而完善行波法故障测距在复杂线路结构的接触网中的应用［４］。
D型现代行波故障测距基本原理D型现代行波故障测距原理为利用故障暂态行波的双端测距原理，它利用线路内部故障产生的初始行波浪涌到达线路两端测量点时的绝对时间之差值计算故障点到两端测量点之间的距离。
设线路MN故障产生的初始行波浪涌以相同的传播速度v到达M端和N端母线的绝对时间分别为TM和TN，则M端和N端母线到故障点的距离可以表示为：式中：L为线路MN的长度。
为了准确标定故障初始行波浪涌到达两端母线的时刻，线路两端必须配备高精度和高稳定度的实时时钟，而且两端时钟必须保持精确同步。
另外，实时对线路两端的电气量进行同步高速采集，并且对故障暂态波形进行存储和处理也是十分必要的。
D型早期行波故障测距装置采用载波方式实现线路两端测距装置的时间同步，因而难以获得较高的测距精度。
D型现代行波故障测距原理采用内置全球定位系统(GPS)接收模块的电力系统同步时钟实现精确秒同步，这使得线路两端的时间同步误差平均不超过1μs，而由此产生的绝对测距误差不超过150m。
2 D型现代行波故障测距原理的准确性分析D型现代行波故障测距原理利用线路长度、波速度和故障初始行波浪涌到达故障线路两端母线时的绝对时间之差值计算故障距离。
因此，能否获得准确的线路长度、波速度和故障初始行波浪涌到达时刻，将直接影响测距准确性。
严格来讲，无论是传统的故障测距原理，还是行波故障测距原理，其测距结果表示故障点到线路末端的实际导线长度。
但巡线时往往将测距结果当作地理上的水平距离并以此作为查找故障和计算测距误差的依据，而并不考虑线路弧垂的影响。
同样，线路全长也是以水平距离的形式预先给定。
当线路较长时，计及弧垂影响后的实际导线长度与导线水平长度相差较大。
D型行波故障测距原理需要利用线路全长，因而其测距误差往往比其它不需线路全长的行波故障测距原理(如A型原理)的测距误差要大。
比较理想的做法是利用线路设计数据计算出不同温度条件下沿线各档距内的实际导线长度，进而获得实际线路导线的总长度(用于D型测距)，并最终将故障测距结果换算为故障所在档距或杆塔号。
配电线路行波故障测距初探朱彪摘要：我国中压配电网多采用中性点非有效接地运行方式，线路结构复杂，多存在架空线、电缆混合线路。
线路发生单相接地故障时，由于故障电流微弱，电弧不稳定等原因，使得定位其故障点成为难题；线路发生相间短路故障时，则会造成停电事故。
因此，线路故障的快速准确定位对于提高供电可靠性、减少停电损失有重要意义。
关键词：配电线路；行波故障测距；一、行波测距的应用原理我国目前使用的行波测距技术主要包括单端和双端两种测距原理和方法，单端的测距方法采用较多的是A型的单端测距方法，双端的测距方法主要采用D型的双端测距方法。
单端测距方法中的A型测距方法主要是在线路的一端进行测量工作，通过行波技术测量产生故障的位置到对端母线之间往返一次的时间，从而通过相应的数据来计算故障点到对端母线之间的距离。
双端测距方法中的D型测距方法主要是通过故障点自身造成的行波，通过相关时间的计算来确定故障点到两端之间的距离。
E型和F型的测距方法分别使用断路器合闸和断路器分闸，通过时间来计算相关的距离数据。
以上的测距方法各有特点，总体来说这些技术已经能够在实际的使用过程中发挥很好的作用，具有准确性高、测量方便的特点，但是就目前的技术水平来说行波测距能够发挥更好的测量效果，因此应当加强对于行波测量技术的开发推广和使用。
二、配电线路行波故障测距2.1行波信号的提取暂态行波所覆盖的频带很宽，信号的提取可由电压或电流互感器完成。
高压输电线路普遍采用的电容分压式电压互感器CVT（，截止频率低，传变高频电压信号会带来衰减和相移，因此很少使用。
常规的电流互感器可以传变100kHz以上的电流暂态分量，能够满足行波测距的要求，在实际应用中常用电流互感器提取行波信号。
同时，对于新建变电站使用的电子式电流互感器ECT，提出了相应的行波信号提取方法。
既然行波在传输过程中只有遇到阻抗不连续点才会发生反射和折射，那么录波波形中最有特点的波形部分一定是阻抗不连续点。
高压直流输电线路故障行波测距发布时间：2022-09-27T00:52:30.771Z 来源：《中国电业与能源》2022年第10期作者：韩建波[导读] 当今，我国经济和电力工业正在高速发展，因此电力事业拥有着广阔的发展前景韩建波中国南方电网超高压输电公司天生桥局摘要：当今，我国经济和电力工业正在高速发展，因此电力事业拥有着广阔的发展前景，而高压直流输电线路因同交流输电相比其运行电能损耗小、线路造价低等优点被陆续建立起来，但远距离输电线路规模增加，发生故障后产生的危害越加严重。
针对及时准确排除输电线路故障以及各种隐患等问题，让生产和生活尽快恢复，减少损失，需要寻找一种快速、准确的线路故障测距方法，关键词：高压直流输电；故障测距；MATLAB/Simulink；行波前言在我国经济和电力工业高速发展的大背景下，电力事业前景一片光明。
应用越来越广泛的直流输电技术是目前世界上技术水平最先进、最成熟的输电技术，且是区域电力市场有形基础的重要组成部分，而被陆续建立起来[1]。
但随着直流输电系统电压等级和输送容量在不断提高，远距离输电线路规模增加，发生故障后产生的危害越加严重，可能会引起大面积停电，产生的影响不可估量[2]。
所以，为了能够及时准确定位故障点，准确排除HVDC输电线路故障，让生产和生活尽快恢复，减少损失，需要寻找一种快速、准确的线路故障位置定位方法，这对维护整个电力系统的安全、稳定和经济运行具有非常重要的意义。
行波测距法定位速度快、测距精度高，是基于暂态行波理论产生的，被广泛应用于HVDC输电线路中。
但暂态行波信号是一种非平稳信号，提取波头仍然是一个难点，行波测距的精确性会因处理信号不好而大大降低[3]。
1 故障测距的方法及原理1.1 常规故障测距方法故障录波分析方法是通过记录故障时获得的各种电气量，经过技术人员的综合分析，得到故障位置。
借助计算机技术和人工智能技术，故障录波分析方法可以实现自动化。
现代行波故障测距技术应用主要内容行波测距工程技术概述行波数据应用实例分析设备的运行和维护设备的安装新一代行波测距设备1 行波测距工程技术应用概述•输电线路上的行波是指沿线路传播的电压、电流波；•线路故障时产生暂态行波，行波测距设备通过记录分析线路上的暂态行波，可以实现故障定位；•主要使用的行波测距原理：单端电气量测距法（A 型），双端电气量测距法（D型）等。
暂态行波分量的提取是利用暂态电压、电流故障分量的组合来实现的；通过变电站内线路上的CT、PT、CVT等元件来实现暂态电流/电压行波的传变。
由于电流行波具有比电压行波更好的瞬变特性，基于变电站/电厂的站端行波测距大部分提取故障电流行波，个别情况采用提取电压行波。
时间精度对于行波测距具有重要的意义。
行波测距设备本身要具备时间同步的功能。
行波测距装置运行的时间精度要达到1us，在理论上实现双端测距偏差150米。
采用GPS\BD对时系统1 行波测距工程技术--网络化1 行波测距工程技术--网络化2 行波测距数据应用数据波形的认识双端测距的运用单端测距的运用故障信息的整理2 行波测距数据应用数据波形的认识• 初始行波、反射波、透射波•初始行波、反射波、透射波故障初始行波、故障点反射波、对端故障透射波、线路全长反射波的关系：假如，如果上述四个波头在波形图上所,S2,S3,S4），标识的距离分别设为（S1自然得出线路全长L：L＝S4－S1L＝S2＋S3L＝S4－S1；L＝S2＋S3●在实际线路故障时，由于故障点的故障性质并不确定，相对应的行波的反射系数和透射系数亦不可知，从而故障行波的反射分量、透射分量的大小亦有区别。
●在一次故障产生的行波过程中，四种波头的形状、幅值需要进行辨识。
• 初始行波、反射波、透射波2 行波测距数据应用双端测距的运用双端行波测距的运用•在获取对端线路变电站双端关联线路的数据后，即可运用软件的双端测距功能展开双端测距数据分析。
•若拘于通讯或者其他原因，不能自动获取对端关联数据，也可通过其他人为通讯手段获取对端启动时刻记录，进行人工测距。
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。
剖析配电混合线路双端行波故障测距技术在本文中笔者认为，可以对线路故障所引发的暂态行波加以利用，从而进一步实现配电价架空线以及电缆混合线路单相接地。
同时，笔者也对故障刚刚发生时的行波模分量的暂态特征进行了研究和分析，经过分析笔者发现，即使中性点单相接地故障发生后，线路的稳态线电压总体上没有发生变动，但是它的故障暂态进程依然会形成行波线模分量。
在这种情况下，就可以采用一些参数较为稳定的分量来作为测量信号。
标签：配电混合线路；双端行波；故障；测距技术0 引言在目前阶段，中性点非有效的方式是我国中压配电网主要采用的运行方式。
这种运行方式线路复杂，架空线和电缆混合线路混合起来是最常见的方式。
在线路形成单相接地的故障的情况下，电流就会变得十分微弱，此时电弧也会变得不稳定，这就给定位故障点造成了很大的困难。
如果发生短路，甚至会造成停电，后果十分严重。
所以，快速精准地对线路的故障进行定位可以大幅提高供电的稳定性，同时还能够有效减少停电损失。
1 通过双端测距法来实现故障距离的测量1.1 行波传播特点通常，配点架空线与地下电缆波阻抗拥有着不同的大小和特性，行波在混合的线路的连接处通常会发生一定的折射。
首先会以某个架空线处为出发点，将正向的电压入射波传输出去，通过电缆的传输输送至另外的架空线，把这个状态下的入射波到达A点的时刻记为t=0，忽略掉某些因素的影响，则另外一个点的正向电压行波可以通过量化的公式计算出来。
通过分析笔者发现，混合线路中，行波的传播会产生极其复杂的折射和反射。
而如果将远端行波的影响也考虑在内的话，则会产生更加复杂的传播过程。
1.2 利用双端行波测距法上文中已经提到，行波运动的有机过程较为复杂，所以仅仅取某一段的距离是无法测量出故障点的反射波的，所以工作人员不能只是通过单端行波去测距法，这时就有必要引入双端测距法对故障波进行检测。
它只需要对故障刚刚发生时的行波到达两端线路的准确时间进行检测，而不需要去考虑折射波和反射波，因此它所得出的测距结果相对来说是非常可靠的。
