XC-21输电线路行波测距装置使用说明

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说明淄博科汇电气公司XC-21输电线路行波测距装置使用手册目录1.概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12.主要技术指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13.XC-21的测距原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.1单端电气量行波测距原理（A型）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.2两端电气量行波测距原理（D型）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.3利用重合闸产生的暂态电流行波测距原理（E型）．．．．．．．．．．．54.XC-21的构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54.1装置的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54.2装置的前、后面板说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74.2.1装置的前面板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74.2.2装置的后面板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.3测距系统构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.3.1单端测距系统的构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.3.2两端测距系统的构成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．85.XC-21的安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95.1组屏．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95.2装置接线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95.2.1装置的接线端子图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95.2.2接线说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．96.XC-21使用指南．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．106.1开机．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．106.2复位．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．106.3设置定值、时间、显示亮度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．106.4通信波特率的设定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126.5故障启动、记录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126.5.1启动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126.5.2自动存储．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126.6分析故障电流行波波形测距．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126.7两端测距的实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．137.XC-21的运行维护及异常处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．137.1定期检查装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．137.2通风及散热．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．137.3常见异常情况及处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13XC-21输电线路行波测距装置使用手册附录A输电线路故障暂态行波过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16A1行波的基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16A1.1输电线路上的行波．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16A1.2波速度与波阻抗．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17A1.3线路损耗对行波传输的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19A2行波的反射与透射．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19A2.1行波的反射与透射现象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19A2.2行波的反射系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20A2.3行波的透射系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23A3故障电流行波波形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24A3.1母线的分类、故障初始电流行波幅值及行波在母线处的反射．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24A3.2行波在故障点全反射时的电流行波波形．．．．．．．．．．．．．26A3.3行波在故障点有透射时的电流行波波形．．．．．．．．．．．．．27A4其他线路反射波的影响及识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28A5故障点及对端母线反射波的正确识别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29附录B装置的后面板图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30附录C测试口接线示意图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31XC-21输电线路行波测距装置使用手册11.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。XC-21输电线路行波测距装置使用手册22.主要技术指标1)测量线路数：1—8条测量线路长度：600Km2)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(In=5A)；0.2VA(In=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/0.5A5)数据采集长度：4K连续两次触发记录的时间间隔：50ms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：5V1PPS脉冲输入时间精度：1us7)测距误差：1Km8)输出方式：RS-232通讯口波特率（1200、2400、4800、9600、19200）可选9)电源输入：220VAC/DC，允许电压波动10%10)交流工作频率：50/60Hz11)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DL47812)结构：19”，4U屏装外形尺寸：482x177x318mm重量：10KgXC-21输电线路行波测距装置使用手册33.XC-21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。3.1单端电气量行波测距原理(A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S1与由故障点反射回来的行波脉冲S2之间的时间差Δt来实现故障测距，找出故障点。TS2TS1RSFLXRXLti(t)故障初始行波故障点反射波TS1TS2TS3(a)(b)(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XC-21输电线路行波测距装置使用手册4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Ts1、Ts2，则故障距离XL为)(212112SSLTTvtvX-=Δ⋅=（3－1）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Δt，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，如图3.2所示，根据它与故障初始行波的时间差t′Δ，可以计算出故障点距对端的距离为RTS2TS3SFLXRXLt故障初始行波故障点反射波TS1TS2TS3对端反射波(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XC-21输电线路行波测距装置使用手册5TRTSRSFRXSXLT)(212112SSRTTvtvX-=′Δ⋅=（3－2）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。3.2两端电气量行波测距原理（D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，原理简单，测距结果可靠。但是两端测距的实现要在线路两端装设测距装置及时间同步装置