WFL2010型行波故障测距装置介绍(10月30日版-原电科院)

WFL2010型行波测距装置介绍南京南瑞集团公司北京监控技术中心(原中国电科院)2013年10月二、原理介绍四、组网方式与通讯方式三、系统构成六、告警信息说明与处理一、功能介绍五、日常操作与运行检查多故障、长距离输电线路的高精度故障定位。适用于110kV及以上中性点直接接地系统的输电线路故障测距。输电线路发生故障后，即使重合成功，也需要巡线人员查找故障点，根据故障造成的损坏程度判断线路能否继续运行还是须停电检修，以消除隐患。输电线路故障测距技术是保证电网安全的一项重要技术。智能电网对自愈性的要求，对精确故障定位提出了更高的要求。一、功能介绍二、原理介绍四、组网方式与通讯方式三、系统构成六、告警信息说明与处理一、功能介绍五、日常操作与运行检查故障测距法概述2.1单端行波测距法2.2双端行波测距法2.3二、原理介绍2.4小波变换原理及应用2.1故障测距法概述阻抗测距法优点：实现简单、成本低；缺点：受系统阻抗、负荷电流等因素影响大，精度差、可靠性低，特别是互感器误差难以克服。测距原理行波测距法优点：精度高、可靠性好，基本不受系统运行方式、过渡电阻等因素的影响；缺点：成本高、系统构成复杂。.•行波travelingwave:在线路上沿一定方向传播的电压、电流波，其中沿参考方向传播的行波称为正向行波（或前行波），沿参考方向的相反方向传播的行波称为反向行波（或反行波）。输电线路发生故障后，故障点会产生突变电压，在这个突变电压作用下，线路上会产生运动的电压、电流行波。无论故障性质、严重程度、系统接线如何，线路上都会出现故障行波。故障测距法概述2.1故障测距法概述2.1单端行波测距法2.2双端行波测距法2.3二、原理介绍2.4小波和小波测距MNLl1l2t1t2双端行波测距原理211()2Lttvl122()2Lttvl双端行波测距是通过计算线路故障产生的电压或电流行波的第一个行波波头到达线路两端的时间差来计算故障位置。2.2双端行波测距法波速非固定值，与时间相关，基准波速和线路结构、长度相关联。双端行波测距由于是利用第一个行波波头，不存在区分故障点反射波和对端母线反射波的问题，原理上简单可靠，其测距精度基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。双端法的优点测距精度受线路定值——线路长度的准确性影响。双端法的缺点需要接入对时设备，能进行通讯，由此增加了设备成本，并受其可靠性影响。2.2双端行波测距法故障测距法概述2.1单端行波测距法2.2双端行波测距法2.3二、原理介绍2.4小波和小波测距2)(121vTTlMM2)(121vTTLlMM2.3单端行波测距法单端行波测距利用故障后产生行波达到对端母线后产生的反射波和初始波头时间差测距；利用故障后产生行波达到本端母线后产生的反射波到达故障点后发生的再次反射和初始波头时间差测距。要实现精确的故障定位，应以双端行波测距法为主，辅助以单端行波测距法。故障初始波头故障点反射波：极性与初始波头相同对端母线反射波：极性与初始波头相反单端行波测距法2.3设备成本低，无需双端通讯及对时。不受线路长度误差和线路两端一、二次设备及GPS时间差影响。单端法的优点可靠性相对差，反射波识别错误时，测距精度难以保证。单端法的缺点2.3单端行波测距法故障测距法概述2.1单端行波测距法2.2双端行波测距法2.3二、原理介绍2.4小波和小波测距小波(分析)是用来对行波测距装置采集到的线路故障数据进行分析计算的一种数学分析方法，它不是由行波测距装置或者线路故障产生的一种电压波或电流波。小波变换，是集泛函分析，傅里叶分析，样条分析、调和分析、数值分析于一体的综合性学科。通过对满足一定条件的，主要只存在于某一时域或频域段的函数作伸缩平移变换，生成一组基函数，成为布满整个平方可积函数空间－L2（R）空间的正交、斜交、半正交、双正交坐标基或变换核，用于分解突变信号，暂态信号、非稳定信号等可积函数。2.4小波变换原理及应用信号随时间变化的规律，信息包括均值、方差、峰度以及峭陡等，更精细的表示就是概率密度分布（工程上常常采用其分布参数）。时域表示信号在各个频率上的能量分布，信息为频率和谱值（频谱或功率谱），为了精确恢复原信号，需要加上相位信息（相位谱），典型的工具为FFT。频域表示时间和频率联合表示的一种信号表示方法，信息为瞬时频率、瞬时能量谱。时频表示2.4小波变换原理及应用2.4小波变换原理及应用00.511.52-1-0.500.51信号x(t)的时域波形时间t/s幅度A0102030405000.10.20.30.40.5信号x(t)的单边频谱频率f/Hz|Y(f)|时频分析在电力系统的应用时域表示和频域表示只适用于平稳信号，对于非平稳信号而言，在时间域各种时间统计量会随着时间的变化而变化，失去统计意义；而在频率域，由于非平稳信号频谱结构随时间的变化而变化导致谱值失去意义。FT信号连续正弦波或余弦波CWT信号不同尺度和平移因子的小波傅立叶分解过程小波分解过程小波变换原理及应用2.4傅立叶变换与小波变换对比小波变换原理及应用2.4小波变换平移与伸缩小波变换：时域、频域表征信号局部特征具有按频带分析信号的能力，确定故障行波到达时间及其传播速度。小波变换应用于行波故障测距有其独特的优点，小波变换可作为行波分析和故障分量提取的理想工具。线路故障原始电流波形和小波变换后的波形2.4小波变换原理及应用2.4小波变换原理及应用工程实践理论研究推广应用更新换代1997199820042012•首次提出基于小波变换的故障测距方法•最早解决信号色散问题•基于理论研究成果推出实用化装置•辽柴线人工短路试验•全国电网中推广应用•开展下一代新产品研制工作目前，WFL2010故障测距装置在全国超过1000个厂站中应用，市场占有率62%。2.4小波变换原理及应用测距精度更高，适用范围更广鲁棒性更好功能更完善输电线路行波测距技术发展趋势2.4小波变换原理及应用高采样率：标配1.25MHz,为提高测距精度打下基础。启动算法：多启动方式提高可靠性，包括算法、开关量启动。分布式采样：适应智能站工程要求，无需电缆进小室。IEC61850通讯：可实现MMS通讯。扩展录波时长：根据采样率，扩展录波时长，可达13周波。自检功能提升：更完善的自检日志、故障报告。技术特点新一代行波测距装置WFL2012二、原理介绍四、组网方式与通讯方式三、系统构成六、告警信息说明与处理一、功能介绍五、日常操作与运行检查系统构成3.13.2屏体构成三、系统构成3.3机箱构成3.4测距终端、测距子站和测距主站测距终端3.1测距终端、测距子站和测距主站测距子站123测距主站测距终端1测距终端是指安装在变电站或电厂侧，用于在线路故障时进行信号同步采样，故障检测及判别，加时标及贮存，并向测距就地子站或远方测距主站传输故障数据的装置。测距终端一般是由前台管理箱和信号检测箱及其他辅助设备构成，机箱上包括：信号接入板、AD板卡、GPS板以及控制管理插件。运行建议：终端数据上送至就地工控机及对端主站，提高系统可靠性。测距子站2测距子站是指安装在变电站或电厂侧，用于接收测距终端发来的故障数据并能给出测距结果的装置，通过串口通讯与测距终端连接测距子站一般是由工控机及显示器、通讯装置等其他设备构成。测距主站3测距主站是指安装在调度端，用于接收或调取现场测距终端的故障数据并能给出测距结果，同时还可以对现场测距终端进行管理的装置。测距主站一般是由高性能服务器及显示器、通讯器材等其他设备构成。系统构成3.13.2屏体构成三、系统构成3.3机箱构成3.4测距终端、测距子站和测距主站行波测距系统是由测距终端、对时系统、通讯系统、测距子站、测距主站等组成的系统。3.2行波测距系统的构成对时系统由测距终端机箱上的GPS板及外接的对时设备组成，可接入自带天线也可使用统一授时装置。通讯系统由通讯设备与通讯通道组成。3.2行波测距系统的构成终端终端终端终端终端集中式主站输电线路故障故障定位系统结构示意图集中式主站：用于数据处理，信息发布分布式终端：数据采集，上送运行维护建议：1.加强装置的日常维护，及早更换问题插件，数据库及时更新。2.输电线路故障后处理，若装置未正确给出测距结果，及时联系沟通，可通过手动分析等方式予以弥补，并有助于发现装置问题。3.容易出问题的地方：（1）GPS时标错误；（2）线路长度等参数设置错误；（3）通讯通道问题；行波测距系统的构成3.13.2屏体构成三、系统构成3.3机箱构成3.4测距终端、测距子站和测距主站行波测距装置的屏柜主要有两种：一种是测距屏，另一种是通讯屏。3.3屏体构成每个电厂和变电站至少需要一面测距屏。大多数情况下，因为屏位和订货原因，没有提供通讯屏柜，通讯设备需要安装在其他厂家通讯屏上。测距屏测距屏上的主要设备：1.测距终端—前台管理箱、信号检测箱2.测距子站—工控机3.通讯设备—光纤收发器、网络交换机、2M协议转换器、MODEM等4.其他设备—显示器、打印机、键盘、鼠标等通讯屏通讯屏上的主要设备：1.光纤收发器2.光纤终端盒3.网络交换机4.2M协议转换器行波测距系统的构成3.13.2屏体构成三、系统构成3.3机箱构成3.4测距终端、测距子站和测距主站测距终端主要是由以下两种机箱构成：3.4机箱构成信号检测箱12前台管理箱信号检测箱是前台管理机箱的扩展机箱，不能单独使用。1前台管理箱2信号检测箱二、原理介绍四、组网方式与通讯方式三、系统构成六、告警信息说明与处理一、功能介绍五、日常操作与运行检查对时信号的接入方式4.14.2测距主站的接入方式四、接入方式与通讯方式4.3几种通讯方式介绍4.4行波测距装置的组网方式4.1行波测距装置的组网方式第一种组网方式是按电网线路间的联系来组网。在这种组网方式下，没有一个统一的测距主站，各站与其线路对端站行波测距装置交换数据，得到测距结果，目前电网中主要是采用这种组网方式。4.1行波测距装置的组网方式第二种组网方式是各站都只与一个统一测距主站通讯，而不管其线路结构。这种组网方式要求有一个统一的测距主站，各站都向该测距主站发送数据，该测距主站会得到所有监测线路故障的测距结果并进行统一发布。4.1行波测距装置的组网方式便于维护，可在调度端监视所有终端工作状态。大规模组网方式可省略就地子站，降低了成本。省略了工控机这一易损部件，提高了系统可靠性。便于实现互联互通，不同厂家间通过转发服务器实现互通。便于实现高级应用功能，包括雷击识别、原因分析、线路长度校核。在采用统一主站地区，WFL2010装置可用率基本达到100%，以辽宁为例，超过200个变电站，2013年几乎未因为装置原因工作异常。对时信号的接入方式4.14.2测距主站的接入方式四、接入方式与通讯方式4.3几种通讯方式介绍4.4行波测距装置的组网方式4.2对时信号的接入方式采用自配的GPS天线对时（目前的推荐方式）21采用标准B码信号对时（下代产品的推荐方式）3采用其他对时方式（不推荐采用的方式）对时信号的接入方式4.14.2测距主站的接入方式四、接入方式与通讯方式4.3几种通讯方式介绍4.4行波测距装置的组网方式4.3测距主站的接入方式自动接收方式21主动调取方式连续开机不间断运行，现场各站需设置测距主站参数，对测距主站维护人员的技术要求低些。可以只在需要的时候开机运行，现场各站不需要设置测距主站参数，对测距主站操作人员的技术要求高些，要求掌握调取现场各站数据以及离线测距的技能。对时信号的接入方式4.14.2测距主站的接入方式四、接入方式与通讯方式4.3几种通讯方式介绍4.4行波测距装置的组网方式4.4几种通讯方式介绍站间通讯方式21站内通讯方式指变电站、电厂及测距主站之间的通讯方式。包括测距屏与其通讯屏上的通讯设备之间的通讯方式；还包括测距屏与站内保护信息子站或监控系统等设备之间的通讯方式。站间通讯方式11.网络方式——需要申请IP地址，开通端口号和网络通道2.2M口方式——需要申请2M口通道，有多个对端站需要多个2M口通道3.MODEM方