一种新型便携式双端行波测距装置校验仪

一种新型便携式双端行波测距装置校验仪

王瑞虎

（云南电网有限责任公司保山供电局678000）

摘要：本文从行波故障测距装置快速定位输电线路故障输位置问题出发，介绍一种新型便携式双端行波测距装置校验仪，并对其进行深入研究，以供参考。

关键词：新型；便携式；双端行波测距校验仪

1前言

我局目前拥有220kV变电站6座（保山、施甸、昌宁、腾冲、朝阳、黄龙变电站），已在220kV黄龙、施甸、昌宁变电站安装行波测距装置，计划2017年对220kV腾冲变电站装设行波测距装置，行波测距装置对查找输电线路故障、缩短停电时间、提高供电可靠性发挥了巨大作用，而然我局目前缺乏行波测距装置的有效检测手段，偶尔发生测距偏差范围较大的情况，不能辨识出是否测距装置的异常引起的，因此，我局目前十分需要研制便携式双端行波测距装置校验仪以提高行波测距装置的运维管理水平。

2便携式双端行波测距校验仪

双端测距法是基于线路内部故障产生的初始波到达线路两端的时间差来计算故障点位置，在绝大多数情况下均能给出准确的故障点定位结果，根据到达两端母线的故障初始行波脉冲时间和计算，可靠性高，测距准确。

行波测距校验仪是为满足对故障测距系统校验的需求而研制的一种新型测试装置。电力系统输电线路的故障测距系统依据双端测距原理进行故障测距，即实时采集、记录线路两端的故障行波信号，利用小波变化技术分析故障行波到达线路两端的时间差，记录出故障点位置。行波测距校验仪按照故障电流行波的EMTP仿真数据或现场记录数据输出相应的电流信号、模拟故障信号，作为故障测距系统的测试信号源，本仪器可以应用于行波测距系统的开发及实验室和现场调试中。

行波测距校验仪的组成部分包括校验仪主机、配套的测距信号下载软件和PGPS系列卫星时间同步装置，校验仪主机对于输出的数据，通过手动单次启动、循环输出、DPS同步触发、开关量触发等多种方式实现电流或电压波形输出。主机可以通过以太网口与PC机、工控机、笔记本电脑等联机。通过配套的应用软件完成行波数据的编辑、下载等功能。

行波测距校验仪是为故障测距系统定制的一种新型测试仪。它既延续了在功率电子设计、数字电子设计、软件设计、工业设计等方面的技术优点，具有优良的性能和较高的性价比，又针对故障测距信号的特点在高速D/A转换以及宽频带、快速响应电流放大器等方面进行了特殊的设计，可以满足再现故障行波信号的目的，行波测距校验仪的主要技术特点包括：

（1）.DSP+FPGA构成的数字信号处理系统

行波测距校验仪采用了DSP+FPGA构成的数字信号处理系统。该系统一方面能够配合Flash实现大容量的行波数据存储（最大512Kword）；另一方面能够配合14位高速D/A实现512K数据的高速转换输出，从而大大提高和改善了测试仪的暂态响应速度和幅频特性。校验仪的最高D/A转换频率能够达到25MHz。校验仪可以通过GPS两地同步触发输出，对安装在现场两地的测距系统进行测试。通过数字信号处理系统和GPS，校验仪能够实现高精度的同步触发，触发的同步时间误差小于0.5μs。

（2）．WINDOWS操作系统的波形下载软件

校验仪的波形下载软件能够将以Comtrade格式提供的电流波形数据文件以图形方式显示，并提供了一定的图形操作功能，便于用户观测波形。软件的主要功能是将数据下载到校验仪主机中进行存储，下载数据在主机中存储的波形号可以在软件中设定。联机、下载过程全部由软件自动完成，用户只需要点击下载键即可。

（3）.高性能的线性电流放大器

故障行波信号具有以下特点：波头的上升沿时间一般为几到几十微秒，且包含从低频到数百KHz的丰富的频率分量。特别是，故障测距系统一般选择电流行波作为录波监视和测距分析的信号。为了完整、高质量复现行波的故障波形，校验仪使用了我公司自行开发的高性能线性电流放大器，其主要性能优势包括：

高可靠性；输出波形光滑真实，没有开关放大器容易产生的高次谐波，波形无毛刺，无电磁污染；真实准确的小电流波形；

装置能够同步高速回放6路电流，输出信号频率最高达500KHz；优良的暂态特性，上升下降时间小于3μs；支持故障重现功能：软件支持Comtrade格式数据文件，能够进行波形处理和下载输出；装置支持故障前慢速回放，最长回放时间50s。装置支持故障波形高速回放，最高回放采样率10MHz，最短回放时间周期80ms；

（4）.主要技术参数

接口参数：计算机接口：以太网口；装置默认IP为192.168.1.133；GPS接口：两套装置通过GPS分脉冲同步的输出时间差能够达到≤0.5μs；开关量接口：1对快速开入，1对快速开出；

输出电流源参数：通道数：6路；电流参数：在故障波输出状态下，瞬时最大值15A；能够短时输出有效值10A的电流；能够连续输出有效值5A电流；额定功率：单通道为60VA；幅值精度：测试波形—50Hz正弦波；波形有效值范围：0.5≤I＜10A，精度≤0.5％；波形有效值范围：0.1≤I＜0.5A，精度≤1％；幅频特性：0Hz~500KHz（3dB带宽）；放大器电流输出暂态特性：输出上升下降时间为3μs，5A的梯形波电流，正负超调量<10%；通道同步：单机输出通道同步输出的时间差≤0.2μs；高速D/A转换：输出采样率能够达到10MHz。

（5）.主机操作说明

行波测距校验仪的主要功能是将存储的行波波形数据通过D/A和电流放大器输出，产生模拟的故障行波信号。校验仪具有6路输出端子，可以同时回放1~6路行波电流。每路数据长度最大为512Kword。可以回放采样频率10MHz的行波信号。后面板上的2对开关量端子（1对快速开入和1对快速开出）与GPS同步接口，用于实现多机本地与异地同步测试使用。

装置与PC机通过以太网口通讯。由联机软件实现波形的选择、

下载和输出。软件支持Comtrade格式数据文件回放。用户可设置信号输出变比、回放过程数据输出频率、故障前时间、回放触发方式等。

行波测距校验仪波形下载软件提供的主要功能包括：提供用户操作的人机交互界面；从Comtrade数据文件中读出波形数据；根据用户设定的波形下载波形数据到校验仪。软件的主要特点有：支持Comtrade格式记录的数据文件；可在数据文件记录的电流通道中，选择实际各个通道下载的数据内容；可通过设置各个通道的比例系数来调整输出电流幅值；对播放的数据可以定义输出范围（通过定义故障前时间和扩展倍数实现）。

3结语

该新型便携式双端行波测距装置校验仪对保山供电局管辖的220kV黄龙、施甸、昌宁变电站行波测距装置进行校验，为行波测距装置的运维及数据管理提供一种科学的检测手段。

作者简介：

姓名：王瑞虎，男职称：工程师单位：云南电网有限责任公司保山供电局，职务：长期从事继电保护专业技术运维