根据测距原理的不同，输电线路故障测距方法可分为：
　　a．阻抗法［1］［2］（广义的故障分析法）　根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗。由于路线长度与阻抗成正比，因此便可以求出由装置装设处到故障点的距离。
　　b．行波法［3］［4］利用高频故障暂态电流电压的行波或故障后用脉冲频率调制雷达系统等间接判定故障点的位置。
　　下面将分别简要介绍2种不同的实用测距方法：行波法和利用双端不同步数据的测距方法。

1　一种行波测距方法
1．1　暂态电流行波中的故障距离信息
　　线路故障后的暂态电流行波可用数学式表示。设τm和τn为行波从故障点运动到母线M、N所花费的时间，αm和αn为行波在母线M、N处的反射系数，并设行波在故障点发生全反射，则在母线M、N处所检测到的电流行波im（t）、in（t）可写成
　　式（1）、（2）中的前2项表示由故障点产生的向变电站母线运动的电流行波的第1个波头分量，三、四两项表示初始行波在母线处发生了反射后又返回到故障点、并在故障点发生了全反射后又运动回检测母线的第2个波头分量，其时间间隔为2τm、2τn，显然这2个时间将代表故障距离。
1．2　行波故障测距原理
　　仅在线路一侧设置故障检测元件，检测线路一侧流过的暂态电流，即可构成利用单端电流行波的故障测距。设由故障点产生的、运动到达检测母线的初始行波波头和经母线反射回故障点、再由故障点反射到检测母线的第2个行波波头间的时间差为Δt、波速度为ν，则故障距离XL可由式（3）给出。
XL＝νΔt／2（3）
　　受母线和系统结构等因素的影响，来自于故障点的第2个行波分量可能很微弱，以致于无法检测而导致测距失败。因此有必要在故障线路两侧分设检测元件，用以检测到达2个母线的初始行波而构成两端测距。设故障发生在时刻t，由故障点产生的初始行波到达两侧母线的时间分别为tm（t＋τm）、tn（t＋τn），则故障距离可由下式给出：式中　Xm、Xn—故障点距母线M、N的距离；
　　L—故障线路长度。
　　两端测距需要线路两侧有准确的同步时间，测距受线路两端非线性元件的动态时延及参数的频变影响。而且，当被测线路在检测母线处开路时，将检测不到电流行波，测距将失去依据。
2　基于双端不同步数据的测距算法
2．1　测距原理
　　对于1条实际的高压输电线路，尤其是长线，应考虑线路的分布参数。设线路单位长度的阻抗为r＋jωL，导纳为g＋jωC，则线路的波阻抗Zc为：

　　如图1，若以线路M（N）端的电压、电流作为边界条件，可以推出以此端表示的线路任一点x的电

　
　　设线路全长为L，假定距离M端的F处发生故障，则M和F之间的任一点可以用M端的电压UM、电流IM表示；同理，N和F之间的任一点也可以用N端的电压UN、电流IN表示。所以故障点处的电压可以用两端的电气量表示为：

其中σd为两端数据采样的不同步角度。
　　在理论上，不同步只影响正弦信号的相位，而不影响其幅值。因此，用两端数据测得的故障点F处的电压幅值相等，即：
　　由于线路的参数均为已知量，对端的电气量也可以得到，因此将式（8）、（9）、（10）联立求解可得到故障点的位置F。
2．2　ATP仿真计算
　　为验证此双端测距方法的有效性及在各种故障情况下的测距精度，本文进行了大量的仿真测试．为使方针更接近于实际现场条件，选用蔺－廉500kV输电线路（线路模型如图2所示）的实际参数：

　　设故障点为距M端30％（约50km）处，假设故障点处过渡电阻为100Ω。按照现有的输电线路微机保护的条件，采样频率为每周期12点。根据电力系统有关部门的统计，单相接地故障类型出现几率最高，因此，不妨以A相接地故障为例。
　　相对误差＝（实际故障距离D—测量距离x）／输电线路全长L×100％
　　由于从ATP仿真中得到的两端数据是同步的，为了检验两端数据不同步对测距结果的影响，人为设置了两端的不同步角度，结果如下：

2．3　结果分析
　　从表1和图3中可以比较出：在双端数据同步和不同步条件下该方法的计算结果差别不大。在两端数据不同步的情况下，测距仍能达到较满意的精度。考虑到故障发生后，保护装置的动作，自启动第3周期以后的电气量采样数据不存在，故仿真时均采用故障后第二周期数据进行基波提取。微机线路保护的采样频率一般为每周期12点，而它包含的测距算法一般采用基于集中参数模型的单端数据量，因此测距精度不高，而且易受过渡电阻和对端参数变化的影响。现场中由于各种因素的影响，双端数据不可能达到真正意义上的“同步”，因此这种基于双端不同步采样的测距算法在微机保护中更具有实用价值。
3　结束语
由以上分析，各种测距算法各有其优缺点。总的来讲，单端测距从原理上存在误差；行波法对硬件设施的要求限制了它的应用。随着通信和计算机技术的发展，双端测距方法前景广阔。而实际中，即使采用GPS同步采样，现场的电压电流互感器以及保护装置对电压电流的传输仍具有一定的时延，因此很难做到真正意义上的双端数据同步，故在应用上有一定的局限性。所以，基于双端不同步数据的输电线路故障测距方法更具有优越性和比较大的工程实用性。
　

参考文献

［1］　毛鹏，张兆宁，苗友忠，等．基于双端电气量的输电线路故障测距的新方法［J］．继电器．2000，（5）．
［2］　全玉生，王晓蓉，杨敏中，等．工频双端故障测距算法的鲁棒性问题和新算法研究［J］．电力系统自动化．2000，（10）．
［3］　陈　平，葛耀中，索南加乐，等．基于故障开断暂态行波信息的输电线路故障测距研究［J］．中国电机工程学报．2000，（8）．
［4］　林湘宁，刘沛，刘世明，等．基于故障电流暂态分量的测距研究［J］．电力系统自动化．2002，（3）．

来源：中国电力网