
行波测距技术是一种利用故障产生的暂态行波信号进行线路故障定位的先进方法,具有定位精度高、响应速度快等优点。在电力系统中,行波测距已广泛应用于主网和配网,用于快速、准确地确定故障位置,缩短停电时间、提高供电可靠性,但由于主网与配网在电压等级、线路结构、运行特性等方面存在显著差异,其行波测距方案和技术实现也各有特点。
主要差异点
线路结构与复杂度:主网线路多为长距离、少分支的简单结构,而配网线路分支众多、拓扑复杂。这使得配网行波传播路径复杂,存在大量分支点反射,增加了行波识别和定位的难度。主网线路结构简单,行波反射路径明确,更易于应用双端测距等成熟算法。
装置配置与成本:主网行波测距通常在变电站内成对配置双端装置,覆盖一条线路,投资较高但装置数量有限。配网由于线路数量和节点众多,需要大量分布式行波传感器,装置数量多、覆盖范围广,整体成本和维护工作量更大。因此,配网行波装置更强调小型化、低成本和低功耗设计,以满足大规模部署需求。
时间同步与通信:主网双端行波测距依赖GPS/北斗等高精度授时(同步精度通常优于1μs)和高速通信通道来交换时间戳数据。配网分布式行波定位同样需要各监测终端间的时间同步,但由于配网终端数量多且分布广,常采用无线对时或基于通信的时间同步技术,同步精度要求相对主网略低但仍需达到微秒级以保证测距精度。
行波信号特征:主网电压等级高,故障行波能量强,传播距离远,信号特征明显。配网电压较低,故障行波能量较弱,且配网线路参数(如波阻抗、衰减)与主网不同,导致行波信号在配网中传播衰减更快、波形更复杂。这要求配网行波装置具备更高的检测灵敏度和抗干扰能力,以捕获微弱的行波信号并区分噪声干扰。
定位算法与策略:主网行波测距主要采用双端时间差法或单端反射法,算法相对成熟,定位结果直接可靠。配网由于分支多,常需要多端协同定位和模式识别技术。例如,通过多传感器时间差定位缩小故障区段,再利用行波极性或多次反射波特征判断具体故障分支。
综上两者的差异,主网行波测距注重高精度和可靠性,而配网行波测距更强调适应复杂网络和低成本部署。
行波测距技术的未来发展趋势
随着电力系统向智能化、数字化方向发展,行波测距技术也在不断演进,呈现出以下发展趋势:
更高精度与可靠性:未来行波测距将进一步提高定位精度和抗干扰能力。例如,采用更高采样率的传感器和更先进的信号处理算法(如小波变换、深度学习等)来提取和识别行波特征。同时,多源信息融合技术将被用于行波定位,以提升结果可靠性。例如,结合行波测距与零序电流、工频量测等信息进行综合判断,减少单一暂态信息可能导致的误定位。
智能化与自动化:AI和大数据技术将在故障定位中扮演更重要的角色。通过机器学习模型对海量行波波形数据进行训练,可以自动识别故障类型、判别行波反射路径,从而实现故障定位的智能化决策。未来的行波定位装置将更加智能,能够自动适应不同网络拓扑和运行状态,实现故障的自动诊断和定位,减少人工干预。
集成化与平台化:行波测距装置将与其他智能设备和系统深度集成,形成统一的监测与管理平台。例如,行波定位系统可与配电自动化主站、广域测量系统(WAMS)以及地理信息系统(GIS)相结合,实现故障定位结果的可视化展示和快速调度。通过平台化集成,运维人员可以在统一界面上获取故障位置、历史故障统计、巡检路径建议等信息,提高故障处置效率。
适应新型电力系统:随着新能源和分布式电源的大量接入,未来配电网将更加“主动”和灵活。行波测距技术需要适应这种变化,例如在含有分布式电源的配网中,行波传播路径和特征会发生改变,需要新的算法来处理多电源、多分支带来的定位难题。此外,直流配电网和微电网的发展也对行波测距提出了新需求,需要研究直流行波的传播特性和定位方法,以保障新型电力系统的故障定位能力。
标准化与规模化应用:近年来,国内外已开始制定行波测距相关标准规范,例如中国电力企业联合会发布了配电网行波测距系统的技术规范,对装置功能和测试方法作出要求。随着标准的完善,行波测距装置的互操作性和可靠性将进一步提高,推动其在更大范围推广应用。
可以预见,未来行波测距将从目前在高压线路和重点配电线路的试点应用,逐步扩展到更多配网线路乃至低压配电网络,成为智能电网故障定位的重要组成部分。