西南交通大学网络教育毕业设计（论文） 播过程中由于衰减，使波头逐渐削平。
第五章 现代行波测距方法
5.1单端A型测距方法
A型现代行波测距原理为单端原理[10,11]。根据所检测反射波性质的不同，可以将A型现代行波测距原理分为三种运行模式，即标准模式、扩展模式和综合模式。结果表明，其误差一般不超过500m。 5.1.1 标准模式
当被监测的线路发生故障时，故障产生的电流行波会在故障点及母线之间 来回反射。装设于母线处的测距装置接入来自电流互感器二次侧的暂态行波信 号，使用模拟或数字高通滤波器滤出行波波头脉冲，形成如图 (2.4)所示的电流行波波形。其原理是利用线路故障时在测量端感受到的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离。由于母线阻抗与线路波阻抗不一样，电流行波在母线与故障点都是产生正反射，故故障点反射与故障初始行波同极性，而故障初始行波脉冲与故障点反射回来的行波脉冲之间的时间差△t对应行波在母线与故障点之间往返一趟的时间，可以用来计算故障距离。 设故障初始行波与由故障点反射波到达母线的时间分别为Ts1，和Ts2，行波波速v(接近为光速，具体取决与线路分布参数)则故障距离Xs如下式所示：
11(T Xs ? v ? t ? v s 2 ? T s 式（2.17） 1)22
S F R
初始波行 故障点反射波 t Ts1 Ts2 Ts3 ?t
图2.4A型测距原理示意图
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为了实现标准模式下的A型现代行波故障测距原理，在测量端必须能够准确、可靠地检测到故障引起的第1个正向行波浪涌在故障点的反射波。 5.1.2扩展模式
当故障点对暂态行波的反射系数较小时，在测量端可能检测不到本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波，从而导致标准模式下的A型现代行波故障测距原理失效。但在这种情况下，扩展模式下的A型现代行波故障测距原理却能很好地发挥作用。
扩展模式下的A型现代行波故障测距原理，是利用线路故障时在测量端感受到的第1个反向行波浪涌，与经过故障点折射过来的故障初始行波浪涌在对端母线反射波之间的时延，来计算对端母线到故障点之间的距离。
若当故障点在线路中点以内时，由于来自故障线路方向的第二同极性行波波头是故障点反射波，根据它与故障初始行波的时间差?t，利用式 (2.17)来测距。当故障点在线路中点以外时，来自线路方向的第二个行波波头是来自故障线路对端的反射波，由于观察到的对端反射波与故障初始行波反极性，故时间差?t'对应行波在故障点与对端母线间往返一趟的时间，因此，计算出故障点距对端的距离如下式所示：
XR?v?t'?v(TS2?TS1) 式（2.18）
S F R 1212 对端反射波 Ts1 21 西南交通大学网络教育毕业设计（论文）
故障点反射波
?t 图2.5故障点存在透射时A型测距原理示意
为了实现扩展模式下的A型现代行波故障测距原理，在测量端必须能够准
确、可靠地检测到经故障点透射过来的故障初始行波浪涌在对端母线的反射波。 5.1.3综合模式
综合模式下的A型现代行波故障测距原理是利用线路故障时，在测量端感受到的第1个正向行波浪涌，与第2个反向行波浪涌之间的时延来计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离的。分析表明，无论母线接线方式如何，故障初始行波浪涌到达母线时都能够产生幅度较为明显的反射波。可见，当线路发生故障时，测量端感受到第1个正向行波浪涌和第1个反向行波浪涌的时间是相同的。测量端感受到的第2个反向行波浪涌，既可以是第1个正向行波浪涌在故障点的反射波(当故障点位于线路中点以内时)，也可以是经过故障点透射过来的故障初始行波浪涌在对端母线的反射波(当故障点位于线路中点以外时)，还可以是二者的叠加(当故障点正好位于线路中点时)。对于高阻故障(故障点反射波较弱)，即便故障点位于线路中点以内，在测量点感受到的第2个反向行波浪涌也有可能对端母线反射波对于故障点电弧过早熄灭的故障(故障点不存在反射波)，无论故障点位置如何，在测量点感受到的第2个反向行波浪涌均为对端母线反射波。 因此，当线路故障时，如果在测量端能够正确识别所感受到的第2个反向行 波浪涌的性质，即可实现单端行波故障测距。具体说来，当第2个反向行波浪涌 为本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波时，二者之间的时间延迟对应于本 端测量点到故障点之间的距离;当第2个反向行波浪涌为对端母线反射波时，它 与本端测量点第1个正向行波浪涌之间的时延，便对应于对端母线到故障点之间的距离。
可见，为了实现综合模式下的A型现代行波故障测距，在测量端必须能够准确和可靠地检测到故障引起的第2个反向行波浪涌，并且识别其性质。
5.2双端D型测距方法
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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[12]，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，来 计算故障点到两端测量点之间的距离。
设线路长度为L，行波波速为v，故障产生的初始行波波头到两测母线的时 间分别为TS和TR，如图 (2.6)所示。装于线路两端测距装置记录下故障行波波
XR分别如下式所示：头到达两端母线的时间，则故障点到母线S及R的距离XS、
式（2.19） XS?[(TS?TR)v?L]/2 式（2.20） XR?[(TR?TS)v?L]/2
图2.6双端D型测距原理示意图
从上式可以看出D型现代行波故障测距原理是利用线路长度、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。不需要考虑后续的反射与折射行波，原理简单，测距结果可靠。但是运用这种方法， 需要在线路两端装设数据采集及时间同步装置(GPS时钟)，且其两侧还要进行通信，以交换记录到的故障初始行波达到的时间信息，而后才能测出故障距离来。若不具备自动通信条件，当然可借用电话方式进行联系，人工交换记录到的故障初始行波到达的时间，再利用公式计算故障距离。这样，能否获得准确的线路长度、波速度和故障初始行波浪涌的到达时刻，将直接影响到测距的准确性。各因素的影响分析如下：
首先是线路长度的影响，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，其测距结果都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，计算弧垂影响后的实际导线长度与导线水平长度相差较大。可是D型行波故障测距方法需要利用线路全长，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方法(如A型原理法)的测距误差要大。较理想的做法是
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