本文首先對基於電流行波和電壓行波原理的故障測距進行了比較，接下來著重論證了提取電容式電壓互感器(cvt)二次電壓行波進行故障測距的可行性，並對cvt的行波傳變能力進行了**分析，提出了小波變換和高速資料採集是保證電壓行波故障測距準確性的兩個重要方法。最後介紹了基於電壓行波原理故障測距的應用情況及發展前景。
線路發生故障後迅速準確地找到故障點，不僅對及時修復線路和快速恢復供電，而且對整個電力系統的安全穩定和經濟執行都有著十分重要的意義。傳統的繼電保護裝置和故障錄波器均採用距離測距原理，距離測距原理易受短路點過渡電阻、線路串補電容及非工頻分量的影響造成測距不准。
故障行波測距技術發展較快，出現了許多行波故障測距演算法和原理，隨著行波理論和小波變換技術的不斷完善，以及電子製造技術的發展，電力故障行波測距技術已進入快速實用化階段。故障行波測距技術的推廣應用將徹底解決距離測距原理測距不準確的問題。
現階段應用的行波測距裝置分為電流型和電壓型兩種原理，其中大多數為電流型行波故障測距。一般認為高壓線路上廣泛採用的電容式電壓互感器(cvt)，其行波傳變特性不佳，電壓行波故障測距的應用受到了較大的限制。這是因為受制於提取行波訊號手段、及取樣率低等緣故。
(1)都是高頻暫態訊號頻率高，一般具有幅值較大的行波波頭；
(2)行波波頭變化最為明顯的是在第一波頭，以後經母線、變壓器、阻波器、故障點等多處反射和折射後，幅值有明顯的衰減。
電流行波和電壓行波的不同點是：
(1)電壓行波和電流行波在幅值上有較大的差異，系統阻抗較大時，電壓行波突變量比電流行波突變量相對幅值大，理論上較易測量。另外，非雷擊絕緣自然破壞時，通常易發生在電壓峰值附近，電壓行波較電流行波靈敏度高；從理論上，電壓行波由幅值比較大，較易測量。
(2)電流行波的採集訊號受電暈干擾較大，對資料進行小波分析時，有時會出現波頭定時不准，造成測距穩定性、可靠性和準確性不高；
(3)僅用電流行波訊號時，若裝置本身原因導致啟動失靈，導致測距失敗；
從圖中可以看出，一次電壓具有明顯的行波特徵，在初始行波和反射電壓行波到達時出現電壓奇異。由於cvt內部電感和電容的諧振造成cvt的頻率響應有多個諧振點，高頻響應不佳，特別是諧振型阻尼cvt， cvt內部儲能導致二次電壓不能快速跟隨一次電壓變化。
雖然速飽和電抗型阻尼cvt儲能大大少於諧振型阻尼cvt，但是由於cvt內部的雜散電容，其高頻響應和高頻訊號跟蹤能力仍然不盡人意，一次電壓行波波頭經過cvt，引發cvt低頻和高頻振盪，行波波頭被平滑和拉伸，且對應初始行波的到來，二次電壓在故障點存在明顯的高頻振盪，如圖1所示。
後續行波由於經過線路的衰減和故障點、母線處的折反射，幅度大大降低，但是仍然能在cvt二次電壓中反映出來，如圖1所示。
可見，儘管cvt二次電壓行波特徵不如一次電壓明顯的，但是一次行波的到來仍然能在二次電壓中反映出來，也就是說 cvt二次電壓雖然不能真實傳變一次電壓行波，但是在二次電壓中包含了一次行波達到的資訊，其中初始行波最為明顯，後續折反射波檢測也比較清晰。因此，直接借助cvt二次電壓仍然可以實現故障行波測距的功能。
1 小波變換的應用
輸電線路擾動暫態訊號和故障暫態行波訊號中包含了比工頻更豐富的故障資訊、開關操作資訊、輸電線路雷擊資訊，小波在時域、頻域都具有表徵訊號區域性特徵的能力，能夠同時從時域和頻域描述奇異訊號的每乙個細節，在處理輸電線路故障等非平穩暫態訊號等領域具有獨特的優勢，所以在故障後的行波奇異性檢測方面受到關注和應用。
cvt二次電壓小波變換在較高尺度上行波奇異處具有明顯的模極大值，模極大值極性與電壓行波突變極性一致，測距裝置能準確檢測出cvt二次電壓對應初始行波達到的畸變點。結合小波變換模極大值方法，可以實現行波奇異極性和突變點的檢測。
2 高速資料採集
高速採集的電壓訊號受雜訊干擾的影響小，有利於對電壓訊號的資料處理。由於以5mhz的高速取樣、高效能a/d轉換器，使一些在低速取樣時容易「採空」的行波極大值被採到，更能精確地捕獲行波波頭，現場實際運**況表明：測距誤差小於300公尺。
如圖2所示高速資料採集基於dsp、fpga為基本結構的資料採集平台。主要完成電壓行波訊號的高速資料採集和快取，接受gps對時訊號，同步取樣調整；支援pci匯流排，並通過pci匯流排獲得高速採集的執行狀況；接受開關量啟動訊號，進行行波資料記錄。
採用電壓行波原理，經高速資料採集直接提取cvt二次側電壓，經小波分析後，利用輸入的故障線路的引數即可測出故障距離。目前已在寧夏電網、福建電網等得到了較好的應用，並且進行測距組網。電壓行波故障測距裝置執行穩定，安裝簡便，操作簡單，自動化程度高，定位精確。隨著電壓行波故障測距裝置的推廣，將對輸電線路測距功能的補充和完善具有很十分重要的意義。
(本文選編自《電氣技術》，作者為孟榮、徐紅元 等。)
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