课件--基于gps的输电线行波故障定位系统(修改版)

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1、专题一.基于GPS的输电线行波故障定位系统术语：1．GPS:全球卫星定位系统(GlobalPositioningSystem)2．行波:TravellingWave(输电线上传输的非稳态量)3．故障定位/故障测距:FaultLocating4．电压等级：10kV/35kV/110kV/220kV/500kV一、课题的来源二、目的和意义三、行波测距的基本原理4.1单端行波故障测距原理4.2双端行波故障测距原理四、课题研究的内容及技术关键五、GPS卫星导航全球定位系统简介5.1GPS系统5.2GPS接收机及天线5.3GPS接收机输出的信号六、异地高精度同步数据采集系统

2、七、行波信号的数据处理—小波分析法26一.课题的来源本项目由华中科技大学提出，由华中网局出资研究。二.课题的意义超高压输电线路输送距离长，暴露在旷野，且多为山区丘陵地形，其复杂故障的快速、精确定位，一直是尚未解决的难题，对系统的安全运行构成较大威胁，也给线路维护人员带来了沉重的负担。本项研究，将开发研制一种具有九十年代中期国际先进水平的新型复杂故障定位系统。该系统基于GPS行波定位原理，能快速、准确地对雷击闪络、断线、碰线、高阻接地、污闪等复杂故障定位，定位精度在±300m以内。该系统的投入，将有助于运行人员快速排除故障，形成线路故障的历史资料，为确保安全供电，提

3、高系统运行水平，以及减轻线路维护人员的繁重劳动，提供有力的检测手段，将给电力系统带来巨大的经济效益。该系统的开发研究还将形成具有九十年代中期国际先进水平的高科技产品，考虑到全国电力网正在形成，该产品具有很大的市场容量及推广前景。三.行波测距的基本原理高压电力线发生故障时，会产生幅值很大的非稳态量，并从故障点向两端传播，称为行波。为行波传播速度接近光速，约为3.0×108米/秒。根据行波到达两端变电站的时刻来确定故障点的位置称为：行波发故障定位。行波定位可分为单端定位和双端定位。263.1单端行波故障测距原理单端测距基本原理:在被监视线路发生故障时，故障产生的电流行

4、波会在故障点及母线之间来回反射。装设于母线处的测距装置接入来自电流互感器二次侧的暂态行波信号，使用模拟高通滤波器过滤出行波波头脉冲，形成如图1-1所示的电流行波波形。由于母线阻抗一般低于线路波阻抗，电流行波在母线与故障点都是产生正反射，所以故障点反射波与故障初始行波同极性，而故障初始行波脉冲与由故障点反射回来的行波脉冲之间的时间差△t对应行波在母线与故障点之间往返一趟的时间，可以用来计算故障距离。单端定位是利用故障点传向母线第一行波与故障点的反射行波之间的时间差计算故障位置。由于行波在各个一次设备、各条线路的连接处的反射、折射和衰减，使得故障点反射行波波头的辨识变

5、得复杂。优点：不需要GPS等双端同步对时系统。263.2双端行波故障测距原理双端定位则只利用行波第一波头到达线路两端的时刻进行计算,只需捕捉行波第一个波头,不用考虑行波的反射与折射,行波幅值大,易于辨识。同时由于全球卫星定位系统(GPS)的出现,把时间的测量精度提高到纳秒级,从而提高了双端定位的精度(可达±150米)。因此,国内外普遍采用GPS双端定位系统。但在现场运行中，GPS双端定位系统也存在一些不足:1采样频率较高:1MHz～5MHz,故障信息存储量太大。2受采样频率的限制，无法辨识近距离故障行波。即故障靠近某一端时，另一端接收不到行波波头。3.无法检测发生

6、在电压过零附近时刻接地的故障。4.由于GPS短时失步、卫星信号调整、天线干扰等导致时钟信号失真,可导致定位失败。26四.课题研究的内容及技术关键本课题研制开发一套输电线路复杂故障GPS行波定位系统。该系统根据线路故障点电压、电流突然变化所产生的行波到达两端的时差，确定故障点的位置。该系统可对雷击闪络、断线、碰线、高阻接地、污闪等复杂故障定位，定位精度在±300m以内，该系统的投入运行，还可为系统积累大量线路故障历史资料，为故障预测、防护提供可靠依据。本项研究以一条500kV线路及其相连的两个变电站为目标，建立子系统，投入试运行。软件具有可扩展能力，以便将来实现多站

7、分布式智能诊断系统。系统框图：关键技术：1.行波信号的无畸变提取和可靠启动记录技术2.两个变电站两端高速数据采集和大容量数据存储技术(10Msps)3.两个变电站两端高精度时钟同步技术(GPS)4.数据处理交换技术26五.GPS卫星导航全球定位系统简介1.GPS系统概述n全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资300亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS系统是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的美国政府有史以来投资

8、建设的第三