CN102707202A - 无需确定波速的供电线路行波故障测距方法 - Google Patents
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Abstract
一种无需确定波速的供电线路行波故障测距方法是，将两只行波传感器分别通过等长度的传输线接入同一行波信号数据采集器中，其中一只行波传感器与高压脉冲发生器安装于待测供电线路起始端，另一只行波传感器安装于待测供电线路上距起始端一段距离处，行波信号数据采集器与行波信号数据处理器相连，行波信号数据处理器通过对行波信号的处理获取行波信号到达两只行波传感器的时间，根据获取的时间计算出故障的距离。本发明的方法操作简单、测量准确度高，在线路发生故障时，无需计算波速，即可实现对于故障点的准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种无需确定波速的供电线路行波故障测距方法。
背景技术
目前发展比较成熟的供电线路故障测距方法主要有阻抗法和行波法两种。与阻抗法相比，将行波法应用于电气化铁道牵引网的故障测距，其测距精度和稳定性不受过渡电阻及牵引负荷特点等造成的影响。这将有可能消除牵引网测距中的多种偶然误差，真正得到牵引网故障定位稳定而精确的结论。利用行波法进行测距时，一般需要同时确定行波信号到达行波信号检测装置的时间和行波波速，才能实现对于故障点的准确定位。然而，行波在沿线路传播过程中，行波波速会受到线缆材料、线路分布参数、温度、湿度、故障点接触电阻、线路架设情况等的影响发生变化，且由于行波波速接近于光速，行波波速的微小变化量也会对测距定位精度产生较大的影响，不便于对于线路故障点的精确定位。
发明内容
本发明的目的就是针对现有供电线路故障测距装置存在的上述缺陷，提出一种操作简单、测量准确度高的无需确定波速的供电线路行波故障测距方法。
本发明的无需确定波速的供电线路行波故障测距方法是，将两只行波传感器分别通过等长度的传输线接入同一行波信号数据采集器中，其中一只行波传感器与高压脉冲发生器安装于待测供电线路起始端，另一只行波传感器安装于待测供电线路上距起始端一段距离处，行波信号数据采集器与行波信号数据处理器相连，行波信号数据采集器采集的数据送入行波信号数据处理器进行处理，行波信号数据处理器通过对行波信号的处理获取行波信号到达两只行波传感器的时间，根据获取的时间计算出故障的距离。
本发明的无需确定波速的供电线路行波故障测距方法，操作简单、测量准确度高，在线路发生故障时，通过检测线路本身发出的故障暂态行波信号，或者由高压脉冲发生器发出的行波信号到达前后行波传感器的时间，无需计算波速，即可实现对于故障点的准确定位，尤其是当线路故障发生在两只行波传感器之间时，通过对比两只行波传感器检测到的信号幅值，可同时实现对于故障点的测距定位和对线路故障性质的判断。
附图说明
图1为本发明的方法原理示意图。
图2为本发明的故障点未位于两行波传感器之间的测距原理图。
图3为本发明的故障点位于两行波传感器之间的测距原理图。
具体实施方式
一种无需确定波速的供电线路行波故障测距方法是，将两只行波传感器，前行波传感器3与后行波传感器4分别通过等长度的传输线接入同一行波信号数据采集器5中，前行波传感器3与高压脉冲发生器1安装于待测供电线路2起始端，后行波传感器4安装于待测供电线路上距起始端一段距离处，行波信号数据采集器5与行波信号数据处理器6相连，行波信号数据采集器5采集的数据送入行波信号数据处理器6进行处理，行波信号数据处理器6通过对行波信号的处理获取行波信号到达两只行波传感器的时间，根据获取的时间计算出故障的距离。
如图2所示，当待测供电线路2上F点发生短路或断路故障时，故障点F位于后行波传感器4后端，在故障发生时，F点处产生暂态行波信号，行波信号向线路两端传播，往线路起始端M传播的信号依次经过后行波传感器4、前行波传感器3到达线路起始端M，在M端发生第一次反射，第一次反射行波信号依次经过前行波传感器3、后行波传感器4到达故障点F，在F点处发生第二次反射，第二次反射的行波信号依次经过后行波传感器4、前行波传感器3返回故障起始端M。将前行波传感器3与后行波传感器4检测到的行波信号数据经行波信号数据采集器5输入行波信号数据处理器6，经处理后可得第一次反射行波信号到达前行波传感器3处的时间t1，到达后行波传感器4处的时间t2，第二次反射行波信号到后达行波传感器4的时间t3，故障反射行波到达前行波传感器3的时间t4，设线路波速为v。
则可得故障点F距离后行波传感器4的距离为：S1=（（t3-t2）·v）/2；
可得故障点F距离前行波传感器3的距离为：S2=（（t4-t1）·v）/2；
由于前行波传感器3与后行波传感器4之间的距离已知，为d，则S2-S1=d ；
联立求解式可得：S2=((t4-t1)/(t4+t2-t1-t3))·d ；
S2即为故障点F距离线路起始端的距离。
在完成上述步骤后，启动高压脉冲发生器1主动对待测供电线路发出行波信号后，初始行波信号沿线路往故障点F端传播，行波信号经过前行波传感器3与后行波传感器4后到达故障点F处。由于前行波传感器3与后行波传感器4之间距离d设置的比较小，行波在无故障线路上传播时能量损失可以忽略不计，因此，前行波传感器3与后行波传感器4检测到的行波信号幅值应无显著差异。当行波信号行进到故障点F处时，由于F处线路末端的阻抗不连续，F端会产生故障反射行波信号，故障反射行波信号沿供电线路往线路起始点传输，依次经过后行波传感器4与前行波传感器3到达线路起始端。前行波传感器3与后行波传感器4检测到的行波信号数据经行波信号数据采集器5输入行波信号数据处理器6，经处理后可得初始行波到达前行波传感器3处的时间t5，到达后行波传感器4处的时间t6，故障反射行波到达后行波传感器4的时间t7，故障反射行波到达前行波传感器3的时间t8，设线路波速为v。
则可得故障点F距离后行波传感器4的距离为：S1=（（t7-t6）·v）/2；
可得故障点F距离前行波传感器3的距离为：S2=（（t8-t5）·v）/2；
由于前行波传感器3与后行波传感器4之间的距离已知，为d，则S2-S1=d ；
联立求解式可得：S2=((t8-t5)/(t8+t6-t5-t7))·d ；
S2即为故障点F距离线路起始端的距离。
由上所述，对于故障点F的定位可以通过以上两种方式实现，在对于供电线路自身产生的暂态行波信号检测出现偏差的情况下，可以启动高压脉冲发生器主动发出脉冲信号，进行多次测量，以获得准确的测距结果。同时，在两种方式均可实现的情况下，可以对于两种方式的测距结果进行对比分析，以提高对于故障点定位的准确性和定位精度。
如图3所示，当待测供电线路2某一点F发生短路或断路故障时，故障点F位于前行波传感器3与后行波传感器4之间。在故障发生时，F端会产生往线路两端传播的暂态行波信号，往M端传播的暂态行波信号到达线路起始端M后（即前行波传感器3处）发生第一次反射，第一次反射行波经前行波传感器3到达故障点F，在F点处发生第二次反射，往N端传播的暂态行波信号第一次到达后行波传感器4后继续行进到线路末端N点处，在N点处发生第一次反射。将前行波传感器3与后行波传感器4检测到的行波信号数据经行波信号数据采集器5输入行波信号数据处理器6，经处理后可得暂态行波第一次到达前行波传感器3处的时间t9，第二次反射行波到达前行波传感器3处的时间t10，暂态行波第一次到达后行波传感器4的时间t11。设F点距离前行波传感器3的距离为S2，F点距离后行波传感器4的距离为S1，行波波速为v，则：
(t11-t9)·v=S1-S2 ；
(t10-t9)·v=S2 ；
由于前行波传感器3与后行波传感器4之间的距离已知，设为d，即S1+S2=d ；
联立求解式可得：S2=((t10-t9)/(2t10+t11-3t9))·d ；
S2即为故障点F距离线路起始端的距离。
在完成上述步骤后，启动高压脉冲发生器1对待测供电线路发出行波信号，在短路或断路故障条件下，行波信号行经故障点F处时，行波信号不能透过F点传输到后行波传感器4处，在F点会产生故障反射行波信号，沿供电线路往线路起始端传播，故障反射行波会到达前行波传感器3，从而被前行波传感器3检测到。此外，若故障点F位于前行波传感器3与后行波传感器4之间，且故障点F处存在局部击穿或其他瞬时性故障，由于F点处阻抗的不连续性，行波信号在F点处有一部分能量会发生反射，后行波传感器4监测到的行波信号幅值会发生可见的衰减，据此，可判断前行波传感器3与后行波传感器4之间存在局部击穿或其他瞬时性故障。针对以上两种情况，通过设置前行波传感器3与后行波传感器4之间的距离，如设置距离d为30米，则无需准确捕捉行波波头，即可判断故障点位于离起始点30米内某一点处，即将测距误差控制在30米内。
Claims (4)
1.一种无需确定波速的供电线路行波故障测距方法，其特征在于：将两只行波传感器，前行波传感器（3）与后行波传感器（4）分别通过等长度的传输线接入同一行波信号数据采集器（5）中，前行波传感器（3）与高压脉冲发生器（1）安装于待测供电线路（2）起始端，后行波传感器（4）安装于待测供电线路上距起始端一段距离处，行波信号数据采集器（5）与行波信号数据处理器（6）相连，行波信号数据采集器（5）采集的数据送入行波信号数据处理器（6）进行处理，行波信号数据处理器（6）通过对行波信号的处理获取行波信号到达两只行波传感器的时间，根据获取的时间计算出故障的距离。
2.根据权利要求1所述的无需确定波速的供电线路行波故障测距方法，其特征在于：当供电线路（2）上故障点位于后行波传感器（4）后端时，故障点处产生暂态行波信号，故障点到距离前行波传感器（3）的距离，即到待测供电线路（2）起始端距离为S2=((t4-t1)/(t4+t2-t1-t3))·d， 式中：
t1为第一次反射行波信号到达前行波传感器（3）的时间；
t2为第一次反射行波信号到达后行波传感器（4）的时间；
t3为第二次反射行波信号到后达后行波传感器（4）的时间；
t4为第二次反射行波信号到达前行波传感器（3）的时间；
d为前行波传感器（3）与后行波传感器（4）之间的距离。
3.根据权利要求1所述的无需确定波速的供电线路行波故障测距方法，其特征在于：当供电线路（2）上故障点位于后行波传感器（4）后端时，启动高压脉冲发生器（1）主动对待测供电线路（2）发出行波信号后，故障点到距离前行波传感器（3）的距离，即到待测供电线路（2）起始端距离为S2=((t8-t5)/(t8+t6-t5-t7))·d，式中：
t5为初始行波到达前行波传感器（3）的时间；
t6为初始行波到达后行波传感器（4）的时间；
t7为故障反射行波到达后行波传感器（4）的时间；
t8为故障反射行波到达前行波传感器（3）的时间；
d为前行波传感器（3）与后行波传感器（4）之间的距离。
4.根据权利要求1所述的无需确定波速的供电线路行波故障测距方法，其特征在于：当供电线路（2）上故障点位于前行波传感器（3）与后行波传感器（4）之间时，故障点处产生暂态行波信号，故障点到距离前行波传感器（3）的距离，即到待测供电线路（2）起始端距离为S2=((t10-t9)/(2t10+t11-3t9))·d，式中：
t9为暂态行波第一次到达前行波传感器（3）的时间；
t10为第二次反射行波到达前行波传感器（3）处的时间；
t11为暂态行波第一次到达后行波传感器（4）的时间；
d为前行波传感器（3）与后行波传感器（4）之间的距离。
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