XC-21输电线路行波测距装置使用手册

XC-21 输电线路行波测距装置使用手册 1.1. 概述概述 XC-21 输电线路行波测距装置(以下简称 XC-21)，利用输电线路故障时 产生的暂态电流行波信 号，采用现代微电子技术研制成功。适用于 110-500kV 输电线路，准确地测定各种线路故障的距离。 XC-21 有以下特点： 1)装置采用三种测距原理。一种是测量故障行波脉冲在母线与故障点来回 反射的时间测距，称为单端电气量法，也叫 A 型测距法。具有投资低、 不需要两侧通信联络等优点，但由于受母线上其他线路末端反射等因素 的影响，测距结果有时不稳定。第二种是测量故障行波脉冲传到两端母 线的时间差测距，称为两端电气量法，也叫 D 型法。具有原理简单、测 距结果可靠等优点，但需要在线路两侧装设装置并进行通信联络。第三 种是记录下故障重合闸产生的暂态电流行波波形测距，该方法也叫 E 型 法。 2)测量精度高，误差在 1km 以内，克服了阻抗测距法存在的精度受弧光电 阻， 线路换位不换位， 互感器误差(特别是 CT 的饱和)等因素影响的缺陷。 3)利用来自电流互感器的暂态电流行波信号，不需要特殊的信号耦合设备， 投资小，易于推广。 4)使用独立于 CPU 的超高速数据采集单元，记录并缓存暂态行波信号，解 决了 CPU 速度慢，不适应采集处理暂态行波信号的困难。 5)采用 LED 显示器，显示装置的时间、日期 、定值输入，装置运行状态与 装置内部故障信息。 6)当被测线路故障时，装置自动捕捉故障数据，自动存储。并通过通讯口 将记录的数据自动传给站内 PC 机供分析处理用。 7)装置可储存最新的八次故障八条线路的电流行波波形，设有掉电保护， 所有的记录数据在装置失电时均不会丢失。 8)装置具有完整的软、硬件自检功能，抗干扰能力强。 2.2. 主要技术指标主要技术指标 1)测量线路数： 1—8 条 测量线路长度： 600Km 2)电流 量输 入个 数：24 路。每条线路需要3 路输 入 电流输入额定值：5A/1A 电流回路负担： 0.4VA(I n = 5A) ； 0.2VA(I n = 1A) 电流回路过载能力：40 倍电流额定值， 1 秒 3)开关量输入： 2路 4)开关量输出：2 路空接点 接点容量： 28VDC/2A，250VAC/0.5A 5) 数据采集长度： 4K 1 XC-21 输电线路行波测距装置使用手册 连续两次触发记录的时间间隔： 50 ms 可储存的故障数据次数：8 次 8 回线 6)GPS时间信息输入方式： RS-422串行口 1PPS脉冲输入幅度：5V 1PPS脉冲输入时间精度： 1us 7)测距误差： 1Km 8)输出方式： RS-232通讯口 波特率（1200、2400、4800、9600、19200）可选 9)电源输入： 220V AC/DC，允许电压波动10% 10) 交流工作频率： 50/ 60Hz 11) 工作环境温度： 0℃- 40 ℃ 抗干扰性能：符合国标GB6162 绝缘耐压标准：符合部标DL478 12) 结构： 19” ，4U 屏装 外形尺寸： 482 x 177 x 318mm 重量：10 Kg 3 3.XC-21XC-21 的测距原理的测距原理 XC-21 利用行波在输电线路上有固定的传播速度这一特点，通过检测故 障暂态电流行波在故障点与母线之间的传播时间测距。 本节简单地介绍一下 装置的基本工作原理，以帮助运行人员更好地了解本装置。 3.13.1 单端电气量行波测距原理单端电气量行波测距原理(A(A 型型) ) 在被监视线路发生故障时， 故障产生的电流行波会在故障点及母线之间 来回反射。 装设于母线处的行波测距装置接入来自电流互感器二次侧的暂态 电流行波信号，使用模拟高通滤波器滤出行波波头脉冲，记录下如下页图 3.1 所示的暂态电流行波波形， 根据到达母线的故障初始行波脉冲 S 1 与由故 障点反射回来的行波脉冲 S 2 之间的时间差t来实现故障测距， 找出故障点。 设波速度为v， 故障初始行波以及由故障点反射波到达母线的时间分 别为 T s1、Ts2，则故障距离 XL 为 11 X L vt v(T S2  T S1 )（3－1） 22 2 XC-21 输电线路行波测距装置使用手册 X L X R L TS2 TS1 S i(t) F (a) 故障初始行波故障点反射波 R t TS1TS2 (b) TS3 (a)F 点故障时的行波传播示意图；(b)线路 L 始端 S 处的波形图 图 3.1行波传播示意图及波形图 在相间故障存在较大的过渡电阻以及单相接地故障时， 对端反射波在故障 点有较大的透射， 当故障点在线路中点以内时， 来自故障线路方向的第二个行 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， 利用公式 （3-1） 来实现测距。 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， 如下页图 3.2 所示， 根据它与故障初始行波的时间差 t ， 可以计算出故障点距对端的距离为 11 X R vtv(T S2 T S1 )（3－2） 22 由此可见， 测出故障行波与第二个来自故障线路方向的行波波头之间的时 间差，即可找出故障点的位置。 XC-21 利用故障行波之间的关系， 自动识别故障电流行波波形计算故障距 离，但由于装置的数字处理能力有限，在电流行波波形较复杂时，往往不能有 效地计算出故障距离。科汇公司提供在 PC 机上运行的“故障行波分析”软件， 可应用该软件分析处理由 PC 机从装置直接读出或远传上来的电流行波数据， 识别故障点位置。 关于线路故障时产生的各种电流行波波形的分析详见附录 A “线路故障暂态行波过程”的介绍。 3 XC-21 输电线路行波测距装置使用手册 X L X R L TS2 TS3 TS1 S i(t) 故障初始行波 对端反射波 F R 故障点反射波 t TS1TS2TS3 (a)F 点故障时的行波传播示意图；(b)线路 L 始端 S 处的波形图 图 3.2 远端故障波形示意图 3.23.2 两端电气量行波测距原理（两端电气量行波测距原理（D D 型）型） 设故障初始行波波头到达两侧母线的时间分别为TS和TR， 如下图 3.3， 装于线路两端测距装置记录下行波波头到达两侧母线的时间， 则故障距离可由 下式来算出： XS=[(TS-TR)·v+L]/2 (3－3) XR=[(TR-TS)·v+L]/2 (3－4) 两端测距法由于只使用初始行波波头分量， 不需要考虑后续的反射与透 射行波，