WFL2010型行波故障測距裝置介紹(10月30日版-原電科院)

1、WFL2010WFL2010型行波測距裝置介紹型行波測距裝置介紹南京南瑞集團(tuán)公司北京監(jiān)控技術(shù)中心南京南瑞集團(tuán)公司北京監(jiān)控技術(shù)中心( (原中國電科院原中國電科院) ) 20132013 年年 1010月月二、原理介紹四、組網(wǎng)方式與通訊方式三、系統(tǒng)構(gòu)成六、告警信息說明與處理一、功能介紹五、日常操作與運(yùn)行檢查 多故障、長距離輸電線路的高精度故障定位。適用于110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的輸電線路故障測距。 輸電線路發(fā)生故障后，即使重合成功，也需要巡線人員查找故障點(diǎn)，根據(jù)故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續(xù)運(yùn)行還是須停電檢修，以消除隱患。 輸電線路故障測距技術(shù)是保證電網(wǎng)安全的一項(xiàng)重要技術(shù)。智能電網(wǎng)對

2、自愈性的要求，對精確故障定位提出了更高的要求。一、功能介紹二、原理介紹四、組網(wǎng)方式與通訊方式三、系統(tǒng)構(gòu)成六、告警信息說明與處理一、功能介紹五、日常操作與運(yùn)行檢查故障測距法概述2.1單端行波測距法2.2雙端行波測距法2.32.4小波變換原理及應(yīng)用2.1故障測距法概述 阻抗測距法u 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單、成本低；u 缺點(diǎn)：受系統(tǒng)阻抗、負(fù)荷電流等因素影響大，精度差、可靠性低，特別是互感器誤差難以克服。測距原理測距原理 行波測距法u 優(yōu)點(diǎn)：精度高、可靠性好，基本不受系統(tǒng)運(yùn)行方式、過渡電阻等因素的影響；u 缺點(diǎn)：成本高、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜。. 行波 traveling wave: 在線路上沿一定方向傳播的電壓、電流

3、波，其中沿參考方向傳播的行波稱為正向行波（或前行波），沿參考方向的相反方向傳播的行波稱為反向行波（或反行波）。 輸電線路發(fā)生故障后，故障點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生突變電壓，在這個(gè)突變電壓作用下，線路上會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的電壓、電流行波。無論故障性質(zhì)、嚴(yán)重程度、系統(tǒng)接線如何，線路上都會(huì)出現(xiàn)故障行波。故障測距法概述2.1故障測距法概述2.1單端行波測距法2.2雙端行波測距法2.32.4小波和小波測距雙端行波測距原理 211()2Ltt vl122()2Ltt vl 雙端行波測距是通過計(jì)算線路故障產(chǎn)生的電壓或電流行波的第一個(gè)行波波 頭到達(dá)線路兩端的時(shí)間差來計(jì)算故障位置。2.2雙端行波測距法波速非固定值，與時(shí)間相關(guān)，基準(zhǔn)波速和

4、線路結(jié)構(gòu)、長度相關(guān)聯(lián)。 雙端行波測距由于是利用第一個(gè)行波波頭，不存在區(qū)分故障點(diǎn)反射波和對端母線反射波的問題，原理上簡單可靠，其測距精度基本不受線路的故障位置、故障類型、線路長度、接地電阻等因素的影響。雙端法的優(yōu)點(diǎn) 測距精度受線路定值線路長度的準(zhǔn)確性影響。雙端法的缺點(diǎn)需要接入對時(shí)設(shè)備，能進(jìn)行通訊，由此增加了設(shè)備成本，并受其可靠性影響。2.2雙端行波測距法故障測距法概述2.1單端行波測距法2.2雙端行波測距法2.32.4小波和小波測距2)(121vTTlMM2)(121vTTLlMM2.3單端行波測距法 單端行波測距利用故障后產(chǎn)生行波達(dá)到對端母線后產(chǎn)生的反射波和初始波頭時(shí)間差測距；利用故障后產(chǎn)生行

5、波達(dá)到本端母線后產(chǎn)生的反射波到達(dá)故障點(diǎn)后發(fā)生的再次反射和初始波頭時(shí)間差測距。要實(shí)現(xiàn)精確的故障定位，應(yīng)以雙端行波測距法為主，輔助以單端行波測距法。故障初始波頭故障點(diǎn)反射波：極性與初始波頭相同對端母線反射波：極性與初始波頭相反單端行波測距法2.3 設(shè)備成本低，無需雙端通訊及對時(shí)。 不受線路長度誤差和線路兩端一、二次設(shè)備及GPS時(shí)間差影響 。單端法的優(yōu)點(diǎn) 可靠性相對差，反射波識別錯(cuò)誤時(shí)，測距精度難以保證。單端法的缺點(diǎn)2.3單端行波測距法故障測距法概述2.1單端行波測距法2.2雙端行波測距法2.32.4小波和小波測距 小波(分析)是用來對行波測距裝置采集到的線路故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算的一種數(shù)學(xué)分析方法，

6、它不是由行波測距裝置或者線路故障產(chǎn)生的一種電壓波或電流波。 小波變換，是集泛函分析，傅里葉分析，樣條分析、調(diào)和分析、數(shù)值分析于一體的綜合性學(xué)科。 通過對滿足一定條件的，主要只存在于某一時(shí)域或頻域段的函數(shù)作伸縮平移變換，生成一組基函數(shù)，成為布滿整個(gè)平方可積函數(shù)空間L2（R）空間的正交、斜交、半正交、雙正交坐標(biāo)基或變換核，用于分解突變信號，暫態(tài)信號、非穩(wěn)定信號等可積函數(shù)。 2.4小波變換原理及應(yīng)用信號隨時(shí)間變化的規(guī)律，信息包括均值、方差、峰度以及峭陡等，更精細(xì)的表示就是概率密度分布（工程上常常采用其分布參數(shù)）。時(shí)域表示信號在各個(gè)頻率上的能量分布，信息為頻率和譜值（頻譜或功率譜），為了精確恢復(fù)原信號

7、，需要加上相位信息（相位譜），典型的工具為FFT。頻域表示時(shí)間和頻率聯(lián)合表示的一種信號表示方法，信息為瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)能量譜。時(shí)頻表示2.4小波變換原理及應(yīng)用2.4小波變換原理及應(yīng)用00.511.52-1-0.500.51信 號 x(t)的 時(shí) 域 波 形時(shí) 間 t/s幅度 A0102030405000.10.20.30.40.5信 號 x(t)的 單 邊 頻 譜頻 率 f/Hz|Y(f)|時(shí)頻分析在電力系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)域表示和頻域表示只適用于平穩(wěn)信號，對于非平穩(wěn)信號而言，在時(shí)間域各種時(shí)間統(tǒng)計(jì)量會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，失去統(tǒng)計(jì)意義；而在頻率域，由于非平穩(wěn)信號頻譜結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化而變化導(dǎo)致譜值失去意義

8、。傅立葉分解過程小波分解過程小波變換原理及應(yīng)用2.4傅立葉變換與小波變換對比小波變換原理及應(yīng)用2.4小波變換平移與伸縮線路線路故障原始電流波形故障原始電流波形和小波變換后的波形和小波變換后的波形2.4小波變換原理及應(yīng)用2.4小波變換原理及應(yīng)用工程實(shí)踐工程實(shí)踐理論研究理論研究推廣應(yīng)用推廣應(yīng)用更新?lián)Q代更新?lián)Q代1997199820042012 首次提出基于小波變換 的故障測距方法 最早解決信號色散問題 基于理論研究成果推出實(shí)用化裝置遼柴線人工短路試驗(yàn) 全國電網(wǎng)中推廣應(yīng)用 開展下一代新產(chǎn)品研制工作目前，目前，WFL2010故障測距裝置在全國超過故障測距裝置在全國超過1000個(gè)廠站中應(yīng)用，市場占有率個(gè)廠

9、站中應(yīng)用，市場占有率62%。2.4小波變換原理及應(yīng)用測距精度更高，適用范圍更廣測距精度更高，適用范圍更廣魯棒性更好魯棒性更好功能更完善功能更完善2.4小波變換原理及應(yīng)用高采樣率：標(biāo)配1.25MHz,為提高測距精度打下基礎(chǔ)。啟動(dòng)算法：多啟動(dòng)方式提高可靠性，包括算法、開關(guān)量啟動(dòng)。分布式采樣：適應(yīng)智能站工程要求，無需電纜進(jìn)小室。IEC61850通訊：可實(shí)現(xiàn)MMS通訊。擴(kuò)展錄波時(shí)長：根據(jù)采樣率，擴(kuò)展錄波時(shí)長，可達(dá)13周波。自檢功能提升：更完善的自檢日志、故障報(bào)告。技術(shù)特點(diǎn)二、原理介紹四、組網(wǎng)方式與通訊方式三、系統(tǒng)構(gòu)成六、告警信息說明與處理一、功能介紹五、日常操作與運(yùn)行檢查系統(tǒng)構(gòu)成3.13.2屏體構(gòu)成3

10、.3機(jī)箱構(gòu)成3.4測距終端、測距子站和測距主站 測距終端3.1測距終端、測距子站和測距主站 測距子站123 測距主站測距終端1 測距終端是指安裝在變電站或電廠側(cè)，用于在線路故障時(shí)進(jìn)行信號同步采樣，故障檢測及判別，加時(shí)標(biāo)及貯存，并向測距就地子站或遠(yuǎn)方測距主站傳輸故障數(shù)據(jù)的裝置。 測距終端一般是由前臺(tái)管理箱和信號檢測箱及其他輔助設(shè)備構(gòu)成，機(jī)箱上包括：信號接入板、AD板卡、GPS板以及控制管理插件。 運(yùn)行建議：終端數(shù)據(jù)上送至就地工控機(jī)及對端主站，提高系統(tǒng)可靠性。測距子站2 測距子站是指安裝在變電站或電廠側(cè)，用于接收測距終端發(fā)來的故障數(shù)據(jù)并能給出測距結(jié)果的裝置，通過串口通訊與測距終端連接 測距子站一般

11、是由工控機(jī)及顯示器、通訊裝置等其他設(shè)備構(gòu)成。測距主站3 測距主站是指安裝在調(diào)度端 ，用于接收或調(diào)取現(xiàn)場測距終端的故障數(shù)據(jù)并能給出測距結(jié)果，同時(shí)還可以對現(xiàn)場測距終端進(jìn)行管理的裝置。 測距主站一般是由高性能服務(wù)器及顯示器、通訊器材等其他設(shè)備構(gòu)成。系統(tǒng)構(gòu)成3.13.2屏體構(gòu)成3.3機(jī)箱構(gòu)成3.4測距終端、測距子站和測距主站 行波測距系統(tǒng)是由測距終端、對時(shí)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、測距子站、測距主站 等組成的系統(tǒng)。3.2行波測距系統(tǒng)的構(gòu)成 對時(shí)系統(tǒng)由測距終端機(jī)箱上的GPS板及外接的對時(shí)設(shè)備組成，可接入自帶天線也可使用統(tǒng)一授時(shí)裝置。 通訊系統(tǒng)由通訊設(shè)備與通訊通道組成。3.2行波測距系統(tǒng)的構(gòu)成輸電線路故障故障定位系

12、統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 集中式主站：用于數(shù)據(jù)處理，信息發(fā)布 分布式終端：數(shù)據(jù)采集，上送 運(yùn)行維護(hù)建議：1.加強(qiáng)裝置的日常維護(hù)，及早更換問題插件，數(shù)據(jù)庫及時(shí)更新。2.輸電線路故障后處理，若裝置未正確給出測距結(jié)果，及時(shí)聯(lián)系溝通，可通過手動(dòng)分析等方式予以彌補(bǔ)，并有助于發(fā)現(xiàn)裝置問題。3.容易出問題的地方：（1）GPS時(shí)標(biāo)錯(cuò)誤；（2）線路長度等參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤；（3）通訊通道問題；行波測距系統(tǒng)的構(gòu)成3.13.2屏體構(gòu)成3.3機(jī)箱構(gòu)成3.4測距終端、測距子站和測距主站 行波測距裝置的屏柜主要有兩種： 一種是測距屏，另一種是通訊屏。3.3屏體構(gòu)成 每個(gè)電廠和變電站至少需要一面測距屏。 大多數(shù)情況下，因?yàn)槠廖缓陀嗀浽?，沒

13、有提供通訊屏柜，通訊設(shè)備需要安裝在其他廠家通訊屏上。測距屏測距屏上的主要設(shè)備：1.測距終端前臺(tái)管理箱、信號檢測箱2.測距子站工控機(jī)3.通訊設(shè)備光纖收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、 2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器、MODEM等4.其他設(shè)備顯示器、打印機(jī)、鍵盤、 鼠標(biāo)等通訊屏通訊屏上的主要設(shè)備：1.光纖收發(fā)器2.光纖終端盒3.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)4.2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器行波測距系統(tǒng)的構(gòu)成3.13.2屏體構(gòu)成3.3機(jī)箱構(gòu)成3.4測距終端、測距子站和測距主站 測距終端主要是由以下兩種機(jī)箱構(gòu)成：3.4機(jī)箱構(gòu)成 信號檢測箱12 前臺(tái)管理箱 信號檢測箱是前臺(tái)管理機(jī)箱的擴(kuò)展機(jī)箱，不能單獨(dú)使用。1 前臺(tái)管理箱2 信號檢測箱二、原理介紹四、組網(wǎng)方式與通訊方

14、式三、系統(tǒng)構(gòu)成六、告警信息說明與處理一、功能介紹五、日常操作與運(yùn)行檢查對時(shí)信號的接入方式4.14.2測距主站的接入方式四、接入方式與通訊方式4.3幾種通訊方式介紹4.4行波測距裝置的組網(wǎng)方式4.1行波測距裝置的組網(wǎng)方式第一種組網(wǎng)方式是按電網(wǎng)線路間的聯(lián)系來組網(wǎng)。在這種組網(wǎng)方式下，沒有一個(gè)統(tǒng)一的測距主站，各站與其線路對端站行波測距裝置交換數(shù)據(jù)，得到測距結(jié)果，目前電網(wǎng)中主要是采用這種組網(wǎng)方式。4.1行波測距裝置的組網(wǎng)方式第二種組網(wǎng)方式是各站都只與一個(gè)統(tǒng)一測距主站通訊， 而不管其線路結(jié)構(gòu)。 這種組網(wǎng)方式要求有一個(gè)統(tǒng)一的測距主站，各站都向該測距主站發(fā)送數(shù)據(jù)，該測距主站會(huì)得到所有監(jiān)測線路故障的測距結(jié)果并進(jìn)

15、行統(tǒng)一發(fā)布。4.1行波測距裝置的組網(wǎng)方式 便于維護(hù)，可在調(diào)度端監(jiān)視所有終端工作狀態(tài)。 大規(guī)模組網(wǎng)方式可省略就地子站，降低了成本。 省略了工控機(jī)這一易損部件，提高了系統(tǒng)可靠性。 便于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，不同廠家間通過轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)互通。 便于實(shí)現(xiàn)高級應(yīng)用功能，包括雷擊識別、原因分析、線路長度校核。 在采用統(tǒng)一主站地區(qū)，WFL2010裝置可用率基本達(dá)到100%，以遼寧為例，超過200個(gè)變電站，2013年幾乎未因?yàn)檠b置原因工作異常。對時(shí)信號的接入方式4.14.2測距主站的接入方式四、接入方式與通訊方式4.3幾種通訊方式介紹4.4行波測距裝置的組網(wǎng)方式4.2對時(shí)信號的接入方式采用自配的GPS天線對時(shí)（目前的

16、推薦方式）21采用標(biāo)準(zhǔn)B碼信號對時(shí)（下代產(chǎn)品的推薦方式）3采用其他對時(shí)方式（不推薦采用的方式）對時(shí)信號的接入方式4.14.2測距主站的接入方式四、接入方式與通訊方式4.3幾種通訊方式介紹4.4行波測距裝置的組網(wǎng)方式4.3測距主站的接入方式自動(dòng)接收方式21主動(dòng)調(diào)取方式連續(xù)開機(jī)不間斷運(yùn)行，現(xiàn)場各站需設(shè)置測距主站參數(shù)，對測距主站維護(hù)人員的技術(shù)要求低些?？梢灾辉谛枰臅r(shí)候開機(jī)運(yùn)行，現(xiàn)場各站不需要設(shè)置測距主站參數(shù)，對測距主站操作人員的技術(shù)要求高些，要求掌握調(diào)取現(xiàn)場各站數(shù)據(jù)以及離線測距的技能。對時(shí)信號的接入方式4.14.2測距主站的接入方式四、接入方式與通訊方式4.3幾種通訊方式介紹4.4行波測距裝置的組

17、網(wǎng)方式4.4幾種通訊方式介紹站間通訊方式21站內(nèi)通訊方式指變電站、電廠及測距主站之間的通訊方式。包括測距屏與其通訊屏上的通訊設(shè)備之間的通訊方式；還包括測距屏與站內(nèi)保護(hù)信息子站或監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備之間的通訊方式。站間通訊方式11. 網(wǎng)絡(luò)方式需要申請IP地址，開通端口號和網(wǎng)絡(luò) 通道2. 2M口方式需要申請2M口通道，有多個(gè)對端站 需要多個(gè)2M口通道3. MODEM方式需要申請電話通道，并分配電話 號碼說明：第3種通訊方式在早期測距屏中使用較多，目前 建議采用前兩種通訊方式。站內(nèi)通訊方式21. 網(wǎng)線方式適用于布放線纜長度不大于100米2. 光纖通訊方式適用于布放線纜長度大于100米 或者用戶對線纜有特殊

18、要求的3. 同軸電纜方式適用于布放線纜長度不大于150米二、原理介紹四、組網(wǎng)方式與通訊方式三、系統(tǒng)構(gòu)成六、告警信息說明與處理一、功能介紹五、日常操作與運(yùn)行檢查修改定值操作5.15.2日常檢查五、日常操作與運(yùn)行檢查5.3查看操作5.4定期檢查測試5.1查看操作查看線路故障測距結(jié)果31查看線路長度定值2查看線路啟動(dòng)定值4查看異常信息記錄5.2修改定值操作修改線路長度定值1修改線路啟動(dòng)定值2修改線路長度定值11. 修改保存退出后，要關(guān)閉主站程序再重新打開2. 如果改變了線路M端或N端的廠站名稱，需要修 改后的接線順序重新添加線路3. 通過啟動(dòng)線路的辦法檢查修改的參數(shù)是否正確修改線路啟動(dòng)定值21. 通

19、過主站修改線路啟動(dòng)定值此操作過程中，測距裝置不需要退出運(yùn)行2. 通過終端修改線路啟動(dòng)定值此操作過程中，測距終端需要退出運(yùn)行通訊參數(shù)31與線路對端站及測距主站之間的通訊方式2. 站內(nèi)需要接入的其他設(shè)備與通訊方式3. 通訊機(jī)房的通訊設(shè)備的工作電源要求及對通訊 設(shè)備的安裝要求4. 對通訊線纜的規(guī)格及安裝的要求5.3日常檢查機(jī)箱指示燈的檢查31開關(guān)量輸出告警信號2對終端、主站界面異常信息的檢查這是需要現(xiàn)場運(yùn)行人員每天都要巡視的5.4定期檢查測試按5.3的項(xiàng)目要求進(jìn)行檢查31檢查參數(shù)設(shè)置是否符合要求2啟動(dòng)測試這可由現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)人員，定期對設(shè)備進(jìn)行4通訊測試二、原理介紹四、組網(wǎng)方式與通訊方式三、系統(tǒng)構(gòu)成六

20、、告警信息說明與處理一、功能介紹五、日常操作與運(yùn)行檢查顯示器的異常信息顯示6.16.2機(jī)箱指示燈的異常顯示六、告警信息說明與處理6.3開關(guān)量輸出告警信號6.1開關(guān)量輸出告警信號各有一路開關(guān)量輸出，可分別接出或合并接出。測距終端的前臺(tái)管理箱和信號檢測箱測距主站工控機(jī)沒有開關(guān)量輸出信號按以下兩種情況分別加以介紹：GPS工作異常時(shí)11. GPS工作狀態(tài)指示燈顯示“異?！奔t燈亮2. GPS“同步”綠燈與“異常”紅燈交替閃亮3. 測距終端程序界面右上角時(shí)間顯示為亂碼4. 測距主站啟動(dòng)數(shù)據(jù)文件中記錄的啟動(dòng)類型為6電源異常時(shí)21. 電源指示燈“+12V”綠燈不亮或閃亮2. 電源指示燈“-12V”綠燈不亮或閃

21、亮3. 電源指示燈“+5V”綠燈不亮或閃亮4. 當(dāng)“+5V”燈不亮?xí)r， AD板指示燈 5. 當(dāng)“+5V”燈不亮?xí)r，測距終端界面無顯示和GPS工作狀態(tài)指示燈也都不亮6.2顯示器的異常信息顯示AD板的異常信息顯示通訊不通的異常信息顯示123GPS板的異常信息顯示通訊不通的異常信息顯示11. 測距主站通訊不通的異常信息顯示1). 對應(yīng)終端站圖標(biāo)上有紅色驚嘆號閃亮2). 運(yùn)行記錄中有“小時(shí)沒收到終端自檢信息信號”). 程序界面底部狀態(tài)欄顯示“正在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，待轉(zhuǎn)發(fā)的文件數(shù)”通訊不通的異常信息顯示1. 終端通訊不通時(shí)，通訊狀態(tài)顯示信息區(qū)會(huì)顯示1). 未建立連接2). 等待發(fā)送的文件數(shù)AD板的異常信息顯示1. AD板的主站異常信息顯示：“終端自檢信息：檢測不到 AD板”2. AD