李强
陕西能源赵石畔煤电有限公司 陕西 榆林 719100
摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，电力行业发展迅速，行波测距技术就是其中一个。行波测距就有较多的优势，如较快的定位速度、十分精确的测距等，目前在高压输电线路中主要应用该技术。首先，本文详细的分析了行波测距的方法，主要有单端测距法、双端测距法、三端测距法以及广域网络信息的行波测距法。然后对行波提取及波速的确定进行了分析，最后对电力系统行波测距的发展进行了详细分析。
关键词：电力系统；行波测距；方法；发展
引言
作为电力系统传输电能的重要路径，高压线路一般建设在高山、森林、沟壑等荒凉地带，周边环境严酷，故障易发。尤其是恶劣天气环境，如雨雪、雷暴等极端天气情况下，高压线路常常会发生故障，并且人工定位故障较为困难，耗时耗力，也会导致大面积停电，造成巨大的经济损失。精准地定位故障点，快速修复永久和瞬时故障，以保证电网的稳定和安全运行，维护电网的经济效益，对电力系统意义重大。
1定义
故障行波测距方法是根据电压、电流行波在线路上具有确定的传播速度这一特点而提出的。故障发生时，故障点发生的行波将沿着线路向两端母线传播，遇到母线后发生反射回到故障点，在故障点处发生反射和折射然后再向母线处传播。利用行波两次到达母线的时间就能准确地计算出故障点离母线的距离。
2行波测距的方法
2.1单端测距法
当电力系统发生故障的时候，因为初始行波没有相同的来源，因此测距原理具有A型、C型、E型、F型四个类型。如果初始行波的来源点是故障点，那么就是A型；利用脉冲反射，对脉冲到达故障点并反射回测距装置所使用的时间对故障距离进行测量的原理是C型；对线路故障发生以后自动重合闸暂时所产生的行波进行利用，通过其在故障点与测距装置之间的传播对故障距离进行确定的原理是E型；在发生故障的时候，断路器会发生跳闸，从而有暂态行波产生，根据此波对故障点距进行测量的原理就是F型。如果在输电线路中发生故障，那么要对A型、C型、F型进行应用。不管是重合闸所产生的暂态行波还是断路器跳闸所产生的暂态行波，对其计算的方法全部都是暂态行波行驶速度乘以两点之间运行速度的积。因此，下述以A型为例，对行波测距的计算方法与原理进行介绍。 根据测距装置对不同行波的识别，可以将单端测距法A型分为三类：（1）标准模式。对故障电流在测量点的时间与反射时间进行计算，然后再乘上波速，从而计算出故障距离；（2）拓展模式。对测量点故障电力的经过时间进行计算，对端母线故障电流经过并反射，再流经故障点然后测量点接收到其透射的时间差，再乘上波速，从而计算出故障距离；（3）综合模式。与标准模式、拓展模式的不同点在于，前两个模式对第一个反向行波进行采用，而综合模式对第二个反向行波进行采用，然后对故障距离进行确定。
2.2双端测距法
双端法只需检测故障点初始行波到达两测量端的准确时间即可完成定位，不需要分析识别反射波，测距可靠性高。现代的双端行波故障测距装置大多是采用GPS技术来实现线路两端的时钟同步，利用基于GPS的同步时钟输出，可以使两端装置的时间同步精度达到1μs，由此产生的测距误差不会超过150m，完全满足故障测距精度的要求。虽然GPS是目前应用于行波测距系统中较好的时钟同步单元，但也存在着GPS授时不稳定性的缺点，为此，采用GPS高精度时钟的误差修正方法对GPS秒脉冲进行在线修正，通过对秒脉冲间的计数值进行动态平均和秒脉冲的误差佑计，利用高精度晶振对GPS秒脉冲进行在线修正，有效地减小了误差，保证了输出信号的稳定性。目前，GPS技术作为时钟同步单元广泛应用于双端行波测距中，其相关技术已相当成熟。而IEEE1588作为一种网络对时，近年来受到国内外有关学者的广泛关注。
IEEE1588同步时钟作为一种网络对时系统，不仅成本比较低，而且其同步精度很高，可达到亚微秒级，为网络化配置的精确时钟同步提供了一个理想的选择。关于IEEE1588在现代行波故障测距中的应用，分析了IEEE1588的同步时钟原理，并构建了基于IEEE1588的行波故障测距网络模型，这些都为基于网络的行波故障测距奠定了基础。
2.3测距原理的评价
单端测距法只需要一只测量装置，相比于双端测距法投资更小，但是需要该装置同时识别正向和反向的行波，技术要求较高，有待发展，目前的实际技术无法达到该水平。双端测距虽然需要在线路两端安装测量装置，但是测量简单，容易实现。因此，目前主要采用双端测距法测量故障距离，单端测距为辅助方法。微电网的加入将会导致配电网的故障定位更加复杂，保护和控制也更加困难，因此研究微电网对于分布式能源投入电力系统的发展具有重大意义。
3提高故障行波测距精度的方法
3.1合理规划综合测距
基于整个输电网的故障行波测距系统具有Ｎ－１容错能力，可以采用包含故障线路的任意两个变电站进行故障测距，增强了测距可靠性和适应能力。近年来，有专家提出了基于电压行波的整个输电网的综合故障测距思想，采用专门设计的行波传感器捕捉母线电压行波，毎个变电站只需要装设１套电压行波测距系统，便可以形成故障行波记录网络。国内普遍采用电流行波，并以检测多达８-９回出线，理论上也可以实现全网综合故障测距
3.2行波信号的获取
随着数字化变电站的实施，电磁式互感器已不能满足需求，而电子式互感器作为数字化变电站的基础性设备，其应用成为一种迫切的需求。现有的电子式互感器只能满足测量、保护的功能要求，针对暂态信号传变的电磁式互感器正在研究试验阶段，尚未成熟地应用于行波测距系统中。通过分析IEC61850标准下行波采样值的传输问题，采用分流取样的方法收集电子式互感器采集端的数据，设计了适于行波传变的ECT，并建立了相应的数字化行波测距系统信息模型，使其与其他智能电子设备(IED)之间的互操作和无缝集成成为可能。
4电力系统行波测距的展望
第一，反射波的自动识别问题；第二，对时的行波测距装置在IEEE1588的基础上的研究；第三，对电子式互感器的成熟研究；第四，如何有效的控制波速误差以及波速准确性；第五，不同波头的检查方法之间如何进行有效的配合，如何将行波测距有效的结合起来等。未来对行波侧库研究过程中，具有较大的研究空间，以下是其研究方向：第一，研究出对故障进行自动识别并且使用行波对其位置进行定位的算法；第二，研制出可以对行波暂态信号有效获取的电子式互感器；第三，研究出在IEC61850基础上对IEEE1588采用的对时的行波测距装置；第四，在行波理论测量算法的基础上新的研究，以及行波和新技术的有效结合及应用等。
结语
行波测距是一种全新的故障定位技术，其操作简单快捷，而且测得的距离精度比传统的方式高。此项研究有利于精准快速地进行故障定位，方便检修和维护，可支持电力系统的高效、安全地运行。行波测距技术在故障定位中应用广泛，测距装置的数量也越来越多。此项测距技术可以组网应用，系统中的故障信息可以充分利用，行波测距的精度和该方法的可靠性都被大大提高了。
参考文献
[1]徐丙垠，李京，陈平，等．现代行波测距技术及其应用［J］．电力系统自动化，2001，25(23):62-65．
[2]伏圣群.行波反射法电缆故障检测关键技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2014.
[3]陈平.输电线路现代行波故障测距及其应用研究[D].西安:西安交通大学,2003.