美國(guó)阿泰克AI-TEK連接電纜故障排除

美國(guó)阿泰克AI-TEK連接電纜故障排除中的行波法測(cè)距的研究始于本世紀(jì)四十年代初，它是根據(jù)行波傳輸理論實(shí)現(xiàn)輸電線路故障測(cè)距的。現(xiàn)在行波法已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。

(1)早期行波法
美國(guó)阿泰克AI-TEK連接電纜按照故障測(cè)距原理可分為 A,B,C 三類(lèi):
① A 型故障測(cè)距裝置是利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波到達(dá)母線端后反射到故障點(diǎn),再由故障點(diǎn)反射后到達(dá)母線端的時(shí)間差和行波波速來(lái)確定故障點(diǎn)距離的。但此種方法沒(méi)有解決對(duì)故障點(diǎn)的反射波和對(duì)側(cè)母線端反射波在故障點(diǎn)的透射波加以區(qū)分的問(wèn)題,所以實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。

② B 型故障測(cè)距裝置是利用記錄故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間,然后借助于通訊實(shí)現(xiàn)測(cè)距的。由于這種測(cè)距裝置是利用故障產(chǎn)生后到達(dá)母線端的*次行波的信息,因此不存在區(qū)分故障點(diǎn)的反射波和對(duì)側(cè)母線端反射波在故障點(diǎn)的透射波的問(wèn)題。但是它要求在線路兩端有通訊,而且兩邊時(shí)標(biāo)要一致。這就要求利用 GPS 技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。

③ C 型故障測(cè)距裝置是在故障發(fā)生后由裝置發(fā)射高壓高頻或直流脈沖,根據(jù)高頻脈沖由裝置到故障點(diǎn)往返一次的時(shí)間進(jìn)行測(cè)距。這種測(cè)距裝置原理簡(jiǎn)單,精度也高,但要附加高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器等部件,比較昂貴復(fù)雜。另外,測(cè)距時(shí)故障點(diǎn)反射脈沖往往很難與干擾相區(qū)別,并且要求輸電線路三相均有高頻信號(hào)處理和載波通道設(shè)備。
三種測(cè)距原理的比較:A 型和 C 型測(cè)距原理屬于單端測(cè)距,不需要線路兩端通信,因都需要根據(jù)裝置安裝處到故障點(diǎn)的往返時(shí)間來(lái)定位,故又稱(chēng)回波定位法;而 B 型測(cè)距原理屬于雙端通訊, 需要雙端信息量。A 型測(cè)距原理和 B 型測(cè)距原理適用于瞬時(shí)性和持久性故障,而 C 型測(cè)距原理只適用于持久性故障。

(2)美國(guó)阿泰克AI-TEK連接線纜現(xiàn)代行波法
從某種意義上講,現(xiàn)代行波法是早期A 型行波法的發(fā)展。60年代中期以來(lái),人們對(duì)1926年提出的輸電線路行波傳輸理論行了大量的深入的研究,在相模變換、參數(shù)頻變和暫態(tài)數(shù)值計(jì)算等方面作了大量的工作,進(jìn)一步加深了對(duì)行波法測(cè)距及諸多相關(guān)因素的認(rèn)識(shí)。

1)行波相關(guān)法
行波相關(guān)法所依據(jù)的原理是向故障點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的正向電壓行波與由故障點(diǎn)返回的反向電壓行波之間的波形相似,極性相反,時(shí)間延遲△ t 對(duì)應(yīng)行波在母線與故障點(diǎn)往返一次所需要的時(shí)間。對(duì)二者進(jìn)行相關(guān)分析,把正向行波倒極性并延遲 △ t 時(shí)間后,相關(guān)函數(shù)出現(xiàn)極大值。
這種方法也存在對(duì)故障點(diǎn)的反射波和對(duì)側(cè)母線端反射波在故障點(diǎn)的透射波加以區(qū)分的問(wèn)題。由于在一些故障情況下存在對(duì)側(cè)端過(guò)來(lái)的透射波,它們會(huì)與故障點(diǎn)發(fā)生的反射波發(fā)生重疊,從而給相關(guān)法測(cè)距帶來(lái)很大困難。

美國(guó)阿泰克AI-TEK連接電纜低壓脈沖反射法工作原理
1. 應(yīng)用范圍
低壓脈沖反射法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)低壓脈沖法)用于測(cè)量電纜的低阻、短路與斷路故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)這類(lèi)故障約占電纜故障的10%。低壓脈沖法還可用于測(cè)量電纜的長(zhǎng)度、電磁波在電纜中的傳播速度，還可用于區(qū)分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等。
2. 工作原理
測(cè)試時(shí)向電纜注入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測(cè)量點(diǎn)被儀器記錄下來(lái)波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差△t，對(duì)應(yīng)脈沖在測(cè)量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點(diǎn)距離，可由下式計(jì)算。L=V?△t/2 (3.1)
3.1 低壓脈沖反射原理圖
通過(guò)識(shí)別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì)。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。
由3.1式知道，脈沖在電纜中的波速度對(duì)于準(zhǔn)確地計(jì)算出故障距離很關(guān)鍵。在不清楚電纜的波速度值的情況下，可用如下方法測(cè)量。如已知被測(cè)電纜的長(zhǎng)度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時(shí)間△t，可推算出電纜中的波速度：
V=2?L/△t (3.2)