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【摘 要】 本文主要从故障测距方法、输电线路行波故障测距原理和方法、复线牵引网行波故障测距的仿真研究以及行波法的优缺点分析等方面进行了全面的阐述。
【关键词】 行波法；故障测距；应用
一、前言
随着我国科学技术的不断进步与发展，行波法在复杂牵引网故障测距中的应用越来越广泛，本文就该部分内容进行了研究。
二、故障测距方法
在电力系统中输电线路是重要的组成部分，随着我国电网的不断进步与发展，长距离、高压电、大容量输电线路的经济型以及可靠性都得到了肯定。但是在电力系统中，输电线路的故障也越来越突出。如果输电线路产生了故障，一定要在第一时间就故障产生的位置加以确定，在最短的时间内对其进行维修，恢复电网正常的运行，这样才能尽可能小的减少由于故障所造成的损失。
线路的故障情况以及架设环境都十分复杂，使用传统的人工巡线方法来对故障进行定位有很多的局限，例如效率低、劳动强度大以及时间长等。故障的准确定位方法，对于降低经济损失、减少停电时间以及保证电网的安全可靠的运行都起着至关重要的作用。所以，行波法对于输电线路的故障测距方法具有重要意义，可以更好的使社会效益和经济效益得到保障。常见的故障测量有以下几种方法：
1、故障分析法
故障分析法是在故障发生时通过检测电压电流进行分析和计算，得出故障点的距离。很多文献就该方法进行了统计，并且也给出了较使用的联网解决方案，不同型号录波器的数据传送以及联网问题得到了很好的解决。
2、阻抗法
阻抗法是在工频电气量的基础上建立的，在故障发生的时候，对电流电压进行测量，计算出故障部位的回路阻抗，根据计算结果来建立电压平衡方程，再用树枝分析的方法来对故障点与测量点之间的电抗进行计算，进而推出故障大致的位置。
3、行波法
行波法是在输电线路发生故障的时候，会产生将会产生向线路两端以接近光速传播的电流和电压行波。对故障波中所含有的故障点的信息来进行具体分析，从而计算出故障的具体发生位置。
对于前两种的算来来说都是在工频量的基础上进行的故障测距法，这种类型方法有其优点，例如既简单又经济；但是也存在着缺点，比较容易受到故障点过度阻抗以及系统阻抗的影响，从而使故障测距的精度降低，准确性和可靠性不高，需要进一步的研究。而行波法有很多其特有的优点，例如测量精度高、测量时间短和适应范围广。我国目前行波法测距应用越来越广泛。
三、输电线路行波故障测距原理和方法
1、行波故障测距原理
设单相线路发生了金属性短路。行波故障测距根据叠加原理，故障状态等效于在故障点附加了一个该点正常负荷状态下方向相反、大小相等的电压源，该电源电压的数值等于故障前该点的电压er（t）；故障后的网络可等效为故障前正常运行网络和故障后附加网络的叠加。在该电源的作用下，故障附加网络中将只包含故障分量的电压和电流vf，if，整个故障后网络中各点的电压和电流是故障前负荷分量和故障分量的和，即
v=vf+fp
i=if+ip
式中：vp，ip为负荷分量；vf，if为故障分量。
行波测距就是利用故障附加网络的附加电源产生的行波在线路中传播这一物理特性进行的。行波测距法分为单端电气量测距法和双端电气量测距法。
2、单端测距法
单端电气量行波测距原理和早期的A型和D型行波测距仪相同，即装设于母线处的测距装置检测记录下有故障，根据由故障点所产生的暂态行波第一个行波波头到达母线的时间和由故障点反射回来的第二个波头到达母线的时间差?t来实现测距。设线路全长为l，距离测距装置安装点（母线）xf处发生故障，行波波速为v，两个波头时间差为?t，则母线到故障点的距离可由下式给出：
xf=0.5v×?t
3、双端测距法
双端电气量行波测距类似于早期的B型测距仪，但不再需要专门的通信通道交换两端信息以便同步测量，其中利用了GPS（GlobalPositionSystem）提供准确的同步时间。设故障在绝对时间T发生，线路全长为l，行波初始波头到达两侧母线S和R的时间分别为TS和TR，测距装置分别装于母线两端，用它们记录行波波头到达两侧母线的时间，从而S端母线到故障点的距离可由下式计算得到：
xf=[（TS-TR）v+l]/2
四、复线牵引网行波故障测距的仿真研究
1、复线牵引网模型
我国的电气化铁道标准是牵引网需要由区域的大电力系统来提供110kV电源，从而进行牵引变电所，以27.5kV的标准电压向牵引网进行供电，该部分属于一级负荷。在牵引变电所出线之后，分别向两端进行供电，两个不同的变电所由分区亭将其引出的馈线分离，在必要的时候可以再由分区亭对其进行连接，这样就可以实现越区供电。
2、复线牵引网行波测距原理
上下牵引网连接在终端，所以在复线牵引网发生故障的时候，任何一个故障点都会产生初始行波信号，之后向两侧进行传播。然后在实际上，分区亭中有保护装置，在保护装置的动作时间比行波到达的时间小的时候，初始行波的波头信号到达测量点的时候会分先后。所以，在这样的情况下，电力系统双端供电和行波的传播方式是相同的。母线B处的测量点的相关故障定位装置，可以对初始行波波头的到达时间进行检测。两个定位装置的距离相对较近，这样就不需要专门的通信装置来进行测距。
五、行波法的优缺点分析
行波法是一种对输电故障进行测距的方法，其特点是根据行波传输的理论来进行测距。在线路中行波的传播素质非常稳定，所以其测量到的时间差会不受到故障电阻、系统运行参数以及线路类型等因素影响。所以，行波法故障测距的稳定性和精度都非常好。
随着数字信号处理芯片（DSP）的快速发展、GPS技术及光电互感器的引入、行波理论研究的深入、小波变换理论的完善，以及在电力系统输电线路中行波法的成功应用，在牵引网故障测距中行波法以及成为相关研究人员非常关注的热点技术。行波法的测距原理是行波传输理论。行波信号可以不受故障电阻和线路类型的设计来进行传播，这样就会更好的消除牵引网测距中的不利因素，减少测距误差，使牵引网故障定位测量的精确性和稳定性都得到保障。
行波法有很多优点，但是在其应用中也存在着很多局限。在发生近端故障的时候，在10°左右故障初相角有一个测量死区，在这个范围内测距是失败的；在端木先反射行波会使行波的信号受到影响，这样就导致了测距的误差。出现这些情况的主要原因是：如果故障点与测距装置较近，其瞬态信号中的高频信号会越来越多，采样频率会对其产生限制，短时间内很难从大量的这种高频信号内分析出有效的行波信息，这样就会导致测距失败；在线路前半段出现故障点的时候，故障点的反射波会优先到达测距装置，但是如果在线路后半段出现故障点，那么对端母线的反射波就会优先到达测距装置，这样就使故障点的对端母线的反射性博和反射行波难以区分，这样就造成了误测距。
六、结束语
加强对行波法的应用研究，可以使其在复杂牵引网故障测距中的应用更加便利，是非常有现实意义的研究。
参考文献：
[1]王涛.浅析行波法应用于复线牵引网故障测距的仿真研究[J].铁道运输与经济.2013（3）：166-168.
[2]盛文仲.浅谈行波法应用于复线牵引网故障测距的仿真研究[J].电网技术.2012（3）：16-18.
[3]王文鹏.行波法应用于复线牵引网故障测距的仿真研究分析[J].大众科技.2013（6）：66-69.
【关键词】 行波法；故障测距；应用
一、前言
随着我国科学技术的不断进步与发展，行波法在复杂牵引网故障测距中的应用越来越广泛，本文就该部分内容进行了研究。
二、故障测距方法
在电力系统中输电线路是重要的组成部分，随着我国电网的不断进步与发展，长距离、高压电、大容量输电线路的经济型以及可靠性都得到了肯定。但是在电力系统中，输电线路的故障也越来越突出。如果输电线路产生了故障，一定要在第一时间就故障产生的位置加以确定，在最短的时间内对其进行维修，恢复电网正常的运行，这样才能尽可能小的减少由于故障所造成的损失。
线路的故障情况以及架设环境都十分复杂，使用传统的人工巡线方法来对故障进行定位有很多的局限，例如效率低、劳动强度大以及时间长等。故障的准确定位方法，对于降低经济损失、减少停电时间以及保证电网的安全可靠的运行都起着至关重要的作用。所以，行波法对于输电线路的故障测距方法具有重要意义，可以更好的使社会效益和经济效益得到保障。常见的故障测量有以下几种方法：
1、故障分析法
故障分析法是在故障发生时通过检测电压电流进行分析和计算，得出故障点的距离。很多文献就该方法进行了统计，并且也给出了较使用的联网解决方案，不同型号录波器的数据传送以及联网问题得到了很好的解决。
2、阻抗法
阻抗法是在工频电气量的基础上建立的，在故障发生的时候，对电流电压进行测量，计算出故障部位的回路阻抗，根据计算结果来建立电压平衡方程，再用树枝分析的方法来对故障点与测量点之间的电抗进行计算，进而推出故障大致的位置。
3、行波法
行波法是在输电线路发生故障的时候，会产生将会产生向线路两端以接近光速传播的电流和电压行波。对故障波中所含有的故障点的信息来进行具体分析，从而计算出故障的具体发生位置。
对于前两种的算来来说都是在工频量的基础上进行的故障测距法，这种类型方法有其优点，例如既简单又经济；但是也存在着缺点，比较容易受到故障点过度阻抗以及系统阻抗的影响，从而使故障测距的精度降低，准确性和可靠性不高，需要进一步的研究。而行波法有很多其特有的优点，例如测量精度高、测量时间短和适应范围广。我国目前行波法测距应用越来越广泛。
三、输电线路行波故障测距原理和方法
1、行波故障测距原理
设单相线路发生了金属性短路。行波故障测距根据叠加原理，故障状态等效于在故障点附加了一个该点正常负荷状态下方向相反、大小相等的电压源，该电源电压的数值等于故障前该点的电压er（t）；故障后的网络可等效为故障前正常运行网络和故障后附加网络的叠加。在该电源的作用下，故障附加网络中将只包含故障分量的电压和电流vf，if，整个故障后网络中各点的电压和电流是故障前负荷分量和故障分量的和，即
v=vf+fp
i=if+ip
式中：vp，ip为负荷分量；vf，if为故障分量。
行波测距就是利用故障附加网络的附加电源产生的行波在线路中传播这一物理特性进行的。行波测距法分为单端电气量测距法和双端电气量测距法。
2、单端测距法
单端电气量行波测距原理和早期的A型和D型行波测距仪相同，即装设于母线处的测距装置检测记录下有故障，根据由故障点所产生的暂态行波第一个行波波头到达母线的时间和由故障点反射回来的第二个波头到达母线的时间差?t来实现测距。设线路全长为l，距离测距装置安装点（母线）xf处发生故障，行波波速为v，两个波头时间差为?t，则母线到故障点的距离可由下式给出：
xf=0.5v×?t
3、双端测距法
双端电气量行波测距类似于早期的B型测距仪，但不再需要专门的通信通道交换两端信息以便同步测量，其中利用了GPS（GlobalPositionSystem）提供准确的同步时间。设故障在绝对时间T发生，线路全长为l，行波初始波头到达两侧母线S和R的时间分别为TS和TR，测距装置分别装于母线两端，用它们记录行波波头到达两侧母线的时间，从而S端母线到故障点的距离可由下式计算得到：
xf=[（TS-TR）v+l]/2
四、复线牵引网行波故障测距的仿真研究
1、复线牵引网模型
我国的电气化铁道标准是牵引网需要由区域的大电力系统来提供110kV电源，从而进行牵引变电所，以27.5kV的标准电压向牵引网进行供电，该部分属于一级负荷。在牵引变电所出线之后，分别向两端进行供电，两个不同的变电所由分区亭将其引出的馈线分离，在必要的时候可以再由分区亭对其进行连接，这样就可以实现越区供电。
2、复线牵引网行波测距原理
上下牵引网连接在终端，所以在复线牵引网发生故障的时候，任何一个故障点都会产生初始行波信号，之后向两侧进行传播。然后在实际上，分区亭中有保护装置，在保护装置的动作时间比行波到达的时间小的时候，初始行波的波头信号到达测量点的时候会分先后。所以，在这样的情况下，电力系统双端供电和行波的传播方式是相同的。母线B处的测量点的相关故障定位装置，可以对初始行波波头的到达时间进行检测。两个定位装置的距离相对较近，这样就不需要专门的通信装置来进行测距。
五、行波法的优缺点分析
行波法是一种对输电故障进行测距的方法，其特点是根据行波传输的理论来进行测距。在线路中行波的传播素质非常稳定，所以其测量到的时间差会不受到故障电阻、系统运行参数以及线路类型等因素影响。所以，行波法故障测距的稳定性和精度都非常好。
随着数字信号处理芯片（DSP）的快速发展、GPS技术及光电互感器的引入、行波理论研究的深入、小波变换理论的完善，以及在电力系统输电线路中行波法的成功应用，在牵引网故障测距中行波法以及成为相关研究人员非常关注的热点技术。行波法的测距原理是行波传输理论。行波信号可以不受故障电阻和线路类型的设计来进行传播，这样就会更好的消除牵引网测距中的不利因素，减少测距误差，使牵引网故障定位测量的精确性和稳定性都得到保障。
行波法有很多优点，但是在其应用中也存在着很多局限。在发生近端故障的时候，在10°左右故障初相角有一个测量死区，在这个范围内测距是失败的；在端木先反射行波会使行波的信号受到影响，这样就导致了测距的误差。出现这些情况的主要原因是：如果故障点与测距装置较近，其瞬态信号中的高频信号会越来越多，采样频率会对其产生限制，短时间内很难从大量的这种高频信号内分析出有效的行波信息，这样就会导致测距失败；在线路前半段出现故障点的时候，故障点的反射波会优先到达测距装置，但是如果在线路后半段出现故障点，那么对端母线的反射波就会优先到达测距装置，这样就使故障点的对端母线的反射性博和反射行波难以区分，这样就造成了误测距。
六、结束语
加强对行波法的应用研究，可以使其在复杂牵引网故障测距中的应用更加便利，是非常有现实意义的研究。
参考文献：
[1]王涛.浅析行波法应用于复线牵引网故障测距的仿真研究[J].铁道运输与经济.2013（3）：166-168.
[2]盛文仲.浅谈行波法应用于复线牵引网故障测距的仿真研究[J].电网技术.2012（3）：16-18.
[3]王文鹏.行波法应用于复线牵引网故障测距的仿真研究分析[J].大众科技.2013（6）：66-69.