新型输电线路故障测距装置的研制
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摘 要：随着我国整体经济实力的全面发展壮大，我国对于电力资源的需求量也越来越高，输电线路网络逐渐密集化，这对于输电线路检修的工人来说，工作量翻倍的增加，所以对于输电线路中故障测距装置的研究是解决当下输电线路监测的一个重要的突破点。为提高输电线路故障检测工作的效率，采用新型技术对线路故障装置进行研发和设计，是促进电力行业发展的核心工作之一。
关键词：输电线路;故障测距;研制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.080
0 引言
全国的输电网络系统十分庞大，当某一线路发生故障时，为了不影响居民的日常生产生活的正常进行，需要对故障线路进行及时的维修。在维修工作中，及时且快速的找到线路故障部位，可以在很大程度上减少线路巡查的工作量，节约维修时间及人力资源的投入，降低因电力故障造成的财产经济损失。目前，结合新型科学技术研制的输电线路故障测距装置，都是基于QNET协议的新型行波故障测距系统装置。与传统的装置相比较而言，此类系统采用超高采样频率，同时支持分布式的接入，能够灵活的达到数据共享，数据储存，优化测距结果等。新型输电线路测距装置能够弥补传统装置的许多弊端，提高测距的精密度，准确定位故障部位。本文将针对采用行波法工作原理的输电线路故障测距装置进行研究，探索新型装置的研发与设计的具体要求和过程。
1 行波法测距装置的简述
高壓输电线路是整个电力作业系统的重要部分。输电线路出现故障时要做到及时切断故障线路部分，并且快速将故障部位进行维修。但是目前为止，输电线路通常采用的测距装置的精确度不够，只能够判断出线路故障的区域，不能够精确的做到定点的判断，无法满足电力工作者的需求。
行波测距法是指利用行波理论实现的测距方法，利用行波在故障部位和测量部位之间传送的时间差值测量故障部位的距离。主要是在线路发生故障后在线路的始端注入脉冲信号，根据脉冲信号在检测装置发出到在故障点停下并返回的时间进行距离的测量。行波测距法可以大致分为4种方式，A型，B型，C型，D型行波测距。根据原理的不同可以分为2类，阻抗法和行波法。阻抗法是指测量阻抗达到计算距离的目的。但是由于阻抗法自身的缺点，其实际应用范围在不断减小。根据使用的故障量的不同可以分为2类，单端法和双端法。单端法是指只利用线路的一端的电压或者电流。双端法是指利用线路两端的电压或者电流。
2 行波故障测距装置的基本原理
2.1 双端行波测距原理
双端行波测距原理是指利用线路两端的电压和电流以及一些必要的系统参数，经过公式的化简运算得到测距的方程式，以解算出故障点的距离。通过使用双端行波测距原理对双端数据进行计算，所解算出的方程数就是未知的距离数。双端行波测距原理可以基本上完全抵消故障过渡电阻的影响作用，精准实现故障部位距离的测量。但是双端行波测距原理必须使用线路两端传递的信息，算法还需要满足线路两端数据的同步和测距方程的伪真问题。
2.2 单端行波测距原理
单端行波测距原理是指利用线路一端的电压和电流以及一些必要的系统参数，进而计算出故障部位的距离。单端行波测距装置因为自身使用过程只需要利用线路单端的信息，同时设备和保护装置共同使用一套PT和CT设备，装置所需的硬件设备的资金自然就减少，同一设备的使用也减小了其它通信条件的限制。但是单端行波测距装置仍然存在一些问题，例如故障处的过渡电阻以及阻抗的变动和不对称性对故障距离的测量的精确度产生一定的影响，这是单端测距一直无法解决的难题。
3 新波故障测距装置的关键技术
3.1 行波信号的接收
行波是指平面波在传输线的一种传送状态，在电路种的行波传输可以分为入射行波和反射行波。入射行波是指在传输线始端传输到终端的电磁波。反射行波是指在传输线路终端向传输线路始端的电磁波。两种反射波的传播速度和衰减具有相同的相位变化，只是传递的方向不同。在行波距离测量的过程中，小波变换的算法是优势较为明显的一种算法，它能够精确的获取行波到达设备的时间，同时具有消除噪音，分频优化的功能。在接收行波信号的过程种，一般使用较为广泛的有以下两种。
（1）根据分频特性提取行波信息。根据对多分辨分析理论的研究可以知道，在行波传输过程中，随着尺度参数a的二进膨胀，信号会被分解然后传递到每一个小波空间内部，根据小波变换中的时频局部化性质显示，如果a增大时，相应的中心频率随之降低，根据这一变化可以总结出，尺度越小的小波空间中，频带会较高，尺度大的小波空间中，频带会较低。小波变换算法可以将信号分解为许多个互不重叠的频带信号，进行信号的获取和接收。同时小波变换可以对其它频率的行波进行选择性的筛选，减少在信号提取中的装置和算法等原因造成的工作复杂性，确保行波不受其它因素的影响。
（2）根据奇异性检测定位行波波头。在输电线路故障检测中，会利用正反向行波的到达后的先后顺序确定故障部位的大致方向，例如，如果是反方向出现故障时，初始行波中就会只有正向的行波，那么正向行波在传递过程就会先于反响行波到达检测地点，如果是正方向出现故障时，初始行波就会只有反向行波，那么反向行波就会先于正向行波到达检测地点。行波测距在利用时间计算故障距离时，小波变换的模极大值和信号的奇异点会相互对应，所以根据这一特征，利用小波变换可以对波头做到一个精确化的定位，检测到波头的位置后对于信号的收集和获取会有很大的帮助。
4 结束语
无论是国内还是国外，伴随着电力行业的蓬勃发展，在高压输电线路的建设过程中，行波测距装置已经成为输电线路检测中一个十分重要的组成成分。行波测距装置能够满足电力工作者的工作需求，在高压输电线路中及时，精确的定位到线路故障点。行波测距装置的使用能够减少电力故障造成的经济损失，降低财产及人力资源的投入。本文基于对新型行波测距装置的工作原理进行了总结，对装置主要运用的关键技术进行了详细的介绍，提出了适合实际作业的装置设计方案，希望对电力行业的发展有所帮助。
参考文献：
[1]杨荣华.新型输电线路行波故障测距装置研究[D].山东大学，2015.
[2]刘亚东.输电线路分布式故障测距理论与关键技术研究[D].上海交通大学，2012.
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