一種異步雙端行波測(cè)距校驗(yàn)新方法

張健全

摘 要：為了檢驗(yàn)行波測(cè)距裝置的運(yùn)行狀態(tài)，提高檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性，并解決跨區(qū)域線路雙端行波測(cè)距裝置同步測(cè)試協(xié)調(diào)等復(fù)雜問題，針對(duì)雙端測(cè)距的校驗(yàn)，提出了基于B碼對(duì)時(shí)的非同時(shí)雙端測(cè)距檢驗(yàn)方法。利用時(shí)間可重復(fù)設(shè)置的GPS時(shí)間同步裝置，一方面以B碼對(duì)時(shí)的方式授時(shí)給行波測(cè)距裝置；另一方面給行波測(cè)距校驗(yàn)儀提供觸發(fā)脈沖，這樣，雙端測(cè)距可不必在同一時(shí)刻進(jìn)行，而只需約定好同組測(cè)試波形的觸發(fā)時(shí)刻，兩端分開進(jìn)行即可。行波測(cè)距主站自動(dòng)識(shí)別發(fā)生在同一故障時(shí)刻的雙端故障數(shù)據(jù)，合成測(cè)距結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，基于B碼對(duì)時(shí)的非同時(shí)雙端測(cè)距檢驗(yàn)方法是有效和實(shí)用的。該方法給行波測(cè)距裝置和校驗(yàn)儀時(shí)鐘同步的問題以及異地非同時(shí)進(jìn)行雙端測(cè)距校驗(yàn)提供了一種理想的解決方案，為保障行波測(cè)距裝置穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮出重大的作用。

關(guān)鍵詞：行波測(cè)距裝置；B碼對(duì)時(shí)；雙端測(cè)距校驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）06-0054-02

1 概 述

現(xiàn)有的行波測(cè)距裝置雙端測(cè)距檢驗(yàn)方法是通過GPS同步觸發(fā)的方式來實(shí)現(xiàn)待測(cè)線路兩端校驗(yàn)儀同時(shí)輸出測(cè)試電流。這種校驗(yàn)方法存在諸多的不足之處：

①一次只能進(jìn)行一條線路的測(cè)試，需耗費(fèi)大量的檢修時(shí)間進(jìn)行全網(wǎng)的線路檢測(cè)；

②每條線路測(cè)試必須兩端協(xié)調(diào)同步進(jìn)行，針對(duì)跨省、跨地區(qū)的輸電線路進(jìn)行測(cè)試，涉及的人員、部門繁多，且各地區(qū)供電公司檢修時(shí)間的安排難以一致，給測(cè)試帶來很大不便；

③觸發(fā)校驗(yàn)儀的GPS裝置和行波測(cè)距裝置的GPS裝置是兩套時(shí)間系統(tǒng)，時(shí)間誤差分別為1 us和0.5 us，兩套GPS的時(shí)間誤差會(huì)疊加，從而影響測(cè)距精度的校驗(yàn)。

針對(duì)以上的不足之處，本文提出了基于B碼對(duì)時(shí)的異地非同時(shí)雙端行波測(cè)距校驗(yàn)方法。其關(guān)鍵在于用同一套GPS時(shí)間同步系統(tǒng)分別授時(shí)給行波測(cè)距裝置和校驗(yàn)儀，并且可重復(fù)設(shè)定觸發(fā)時(shí)間。

2 IRIG-B（DC）時(shí)間碼（以下簡(jiǎn)稱B碼）

按照DL/T 1100.1-2009《電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng) 第一部分：技術(shù)規(guī)范》要求，對(duì)線路行波故障測(cè)距裝置時(shí)間同步準(zhǔn)確度的要求是要優(yōu)于1 μs，可選用的時(shí)間同步信號(hào)為B碼或者1PPS+串口對(duì)時(shí)報(bào)文。B碼是一種規(guī)范性的串行時(shí)間碼，其有標(biāo)準(zhǔn)的碼元定義和波形，攜帶信息量大，具有接口標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際通用等特點(diǎn)。而1PPS+串口對(duì)時(shí)報(bào)文相當(dāng)于兩種時(shí)間信號(hào)，必須配置兩個(gè)接口。同時(shí)，串口對(duì)時(shí)報(bào)文具有多種時(shí)間協(xié)議，兼容性差。因此，B碼以其實(shí)際的優(yōu)越性能廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)對(duì)時(shí)間同步準(zhǔn)確度要求嚴(yán)格的設(shè)備中。行波測(cè)距裝置均配置了B碼時(shí)間接口，用來接收變電站主時(shí)鐘時(shí)間同步信號(hào)。

3 時(shí)間同步裝置結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)本方法，需要具備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時(shí)間同步裝置，如圖1所示。其主要工作過程是：接收單元接收做為外部時(shí)間基準(zhǔn)的GPS衛(wèi)星無線信號(hào)；本地晶振將接收到的外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)牽引入跟蹤鎖定狀態(tài)，并補(bǔ)償傳輸延時(shí)，輸出與GPS同步的時(shí)間信號(hào)；信號(hào)處理單元將鎖定的同步時(shí)間信號(hào)處理成所需類型的時(shí)間信號(hào)，并由輸出單元輸出。本裝置還具備基于GPS時(shí)間信號(hào)的時(shí)間設(shè)置功能，即在保證時(shí)間精度的基礎(chǔ)上，可將時(shí)間設(shè)置為過去的某一個(gè)時(shí)刻，例如設(shè)置2000年11月11日11時(shí)11分11秒，時(shí)間同步裝置將輸出單元由此刻開始輸出時(shí)間同步信號(hào)。

4 檢驗(yàn)方案

現(xiàn)有的行波測(cè)距裝置雙端測(cè)距檢驗(yàn)方案，如圖2所示。

其中，Ki為測(cè)試波形預(yù)設(shè)的故障點(diǎn)位置，行波測(cè)距裝置測(cè)距結(jié)果描述為故障點(diǎn)距離線路某一端的距離；M、N為待測(cè)線路兩端的變電站。在待測(cè)線路兩端分別配置1臺(tái)校驗(yàn)儀和1臺(tái)GPS衛(wèi)星同步裝置，通過GPS衛(wèi)星同步裝置1PPM分脈沖的方式同步觸發(fā)兩端的校驗(yàn)儀輸出測(cè)試波形，從而模擬完成故障點(diǎn)行波同時(shí)向線路兩端傳送的過程。行波測(cè)距裝置有其自身的GPS時(shí)間接收單元，而校驗(yàn)儀的觸發(fā)脈沖時(shí)間來自與校驗(yàn)儀配套的GPS時(shí)間同步裝置，由于這兩套時(shí)間系統(tǒng)的同步性得不到保證，所以由時(shí)間誤差帶來的最后測(cè)距誤差也無法消除。為此，本文提出采用上述第2章的時(shí)間同步裝置，對(duì)行波測(cè)距裝置雙端測(cè)距的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方案如圖3所示。

本方法的主要步驟如下：

①采用新型的觸發(fā)校驗(yàn)儀的GPS裝置，其能輸出同步分脈沖的同時(shí)，輸出B碼時(shí)間信號(hào)，為行波測(cè)距裝置授時(shí)；并且在保證時(shí)間準(zhǔn)確性的前提下，可對(duì)所受時(shí)間進(jìn)行月、日、時(shí)、分、秒的設(shè)置；

②在線路一端（記為M端），預(yù)先加載M端測(cè)試波形，然后設(shè)置觸發(fā)時(shí)間，觸發(fā)校驗(yàn)儀輸出行波給測(cè)距裝置，測(cè)距裝置動(dòng)作比記錄下行波波形。在行波測(cè)距裝置的“臨時(shí)故障數(shù)據(jù)”文件夾下會(huì)生產(chǎn)以故障時(shí)間、故障線路名稱、終端記號(hào)（M）命名的數(shù)據(jù)文件；

③在線路另一端（記為N端），加載N端測(cè)試波形，設(shè)置與M端同樣的觸發(fā)時(shí)間，觸發(fā)校驗(yàn)儀輸出行波給測(cè)距裝置，測(cè)距裝置動(dòng)作比記錄下行波波形。在行波測(cè)距裝置的“臨時(shí)故障數(shù)據(jù)”文件夾下會(huì)生產(chǎn)以故障時(shí)間、故障線路名稱、終端記號(hào)（N）命名的數(shù)據(jù)文件；

④行波測(cè)距系統(tǒng)主站自動(dòng)檢測(cè)“臨時(shí)故障數(shù)據(jù)”區(qū)的同一故障時(shí)間、故障線路名稱的數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行MN配對(duì)，自動(dòng)獲取故障距離，完成雙端測(cè)距校驗(yàn)。

5 方案的優(yōu)點(diǎn)

由于采用了與現(xiàn)有行波測(cè)距裝置校驗(yàn)不同的GPS時(shí)間同步裝置，本方案具備了以下優(yōu)點(diǎn)：

①行波測(cè)距裝置和校驗(yàn)儀采用同一個(gè)時(shí)鐘源，時(shí)間誤差能達(dá)到500 ns，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于1 us；

②由于觸發(fā)時(shí)間可以自由設(shè)置，因此線路兩端可以根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T檢修周期，靈活安排校驗(yàn)時(shí)間；

③減少了跨省、跨地區(qū)線路雙端測(cè)距校驗(yàn)的協(xié)調(diào)同步問題；

④在線路一端可對(duì)接入測(cè)距裝置的所有線路，進(jìn)行波形的加載和輸出，行波測(cè)距系統(tǒng)主站自動(dòng)檢測(cè)“臨時(shí)故障數(shù)據(jù)”內(nèi)同一故障時(shí)間、故障線路名稱的數(shù)據(jù)文件，自動(dòng)計(jì)算故障距離，完成雙端測(cè)距校驗(yàn)。

6 結(jié) 語(yǔ)

隨著行波測(cè)距技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其在電力系統(tǒng)輸電線路中故障定位的作用越來越突出， 尤其是雙端測(cè)距法，以其測(cè)距準(zhǔn)確、受過渡電阻影響小以及不受母線反射影響等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。而如何保證線路兩端時(shí)鐘同步是雙端測(cè)距法的關(guān)鍵技術(shù)問題之一，并延伸到了對(duì)行波測(cè)距裝置雙端測(cè)距的校驗(yàn)。本方法將B碼對(duì)時(shí)的方式引入到檢驗(yàn)中，且可重復(fù)設(shè)置觸發(fā)時(shí)間，給行波測(cè)距裝置和校驗(yàn)儀時(shí)鐘同步的問題以及異地非同時(shí)進(jìn)行雙端測(cè)距校驗(yàn)提供了一種理想的解決方案，為保障行波測(cè)距裝置穩(wěn)定、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮出重大的作用。

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