本發(fā)明涉及電網保護及自動化技術，尤其涉及一種在輸電線路配套裝置上增加行波信號采集的技術。

背景技術：

目前輸電線路保護裝置和故障錄波裝置均采用阻抗方法進行故障測距，該方法易受到系統(tǒng)運行方式、過渡電阻、衰減直流分量和測量誤差的影響，難以實現精確的故障定位。提高線路故障測距精度的一種有效途徑是在輸電線路配套裝置中增加電流行波測距功能，從而使被監(jiān)測線路實現雙端行波故障測距和單端行波故障測距。但目前常規(guī)的輸電線路配套裝置，如輸電線路保護裝置、故障錄波裝置、測控裝置等，只具有工頻信號采集相關模塊，不具有行波信號采集模塊和行波測距功能。要在常規(guī)輸電線路配套裝置中增加電流行波信號采集模塊，需滿足若干技術要求，包括：(1)需要保持裝置的外部交流信號輸入接口不變，否則會導致CT二次回路的復雜性和負載增加，同時也不利于對現場已有裝置進行改造；(2)行波信號采集回路的加入不應影響原工頻信號采集回路的可靠性，否則會帶來安全隱患；(3)裝置需保持對高過載倍數的工頻電流的采集能力，從而滿足繼電保護功能的需求，同時具備對相對幅度很小的電流行波信號的采集能力，從而滿足行波測距功能的需求。

目前常規(guī)的輸電線路保護裝置和錄波裝置通常是按較大的過載倍數(如50倍額定電流)設計交流電流信號動態(tài)范圍，而有效的行波信號的幅度通常在4倍范圍以內。如果直接利用裝置原有的互感器提供行波信號，則行波信號的輸出幅度會很小，該小信號直接經裝置背板傳輸到采樣DSP插件時，很容易受到背板噪聲的影響，且因信號幅度小而難以與采樣回路的輸入范圍匹配，導致行波信號的信噪比、分辨率都較低，會嚴重影響到行波測距的精度。如果不利用原有的互感器插件，而是在輸電線路配套裝置中增設專用的行波互感器插件，則裝置的外部接線需要改變，會增加CT二次回路的復雜性和負載，工程適用性和可靠性會大大降低。因此，需要研究在輸電線路配套裝置中方便、可靠、有效地增加電流行波信號采集的方法。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：研究一種在輸電線路配套裝置上方便、可靠、有效地增加電流行波信號采集的方法，避免行波采集回路影響到裝置的外部交流輸入接口，避免行波采集回路增加現場CT回路的復雜性和負載，避免行波采集回路影響到原有工頻信號采集回路的可靠性，避免行波信號因幅度小而導致的信噪比低、采樣分辨率低。

為了達成上述目的，本發(fā)明提供了一種在輸電線路配套裝置上增加電流行波信號采集的方法,該方法是在裝置原有交流輸入插件的電流互感器二次側增加行波信號放大電路，行波信號經放大后輸出到裝置背板，裝置增設高速行波采集DSP插件從背板取得行波信號進行采集，行波信號回路和行波DSP插件采用相同的量程范圍，超出量程范圍的信號在行波信號放大電路將被限幅。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種輸電線路配套裝置增加電流行波信號采集的方法，應用于常規(guī)采樣的輸電線路配套裝置中，在常規(guī)的輸電線路配套裝置的基礎上，保持輸電線路配套裝置的對外硬件接口不變，在輸電線路配套裝置內的電流互感器二次側增加行波信號放大電路實現電流行波信號放大，在輸電線路配套裝置中增加行波DSP插件用于行波信號采樣。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案，行波信號放大電路位于輸電線路配套裝置的交流輸入插件內，放大后的行波信號輸出到輸電線路配套裝置背板，行波DSP插件從輸電線路配套裝置的背板采集行波信號。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案，行波信號放大電路和行波DSP插件采集電路按k倍的過載能力設計滿量程，k值根據輸電線路的額定電壓Un、額定電流In和輸電線路正序波阻抗Z確定，在相間故障時m次行波正向疊加不會超出量程范圍，k＝m*Un/(Z*In)。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案，信號放大電路包含限幅功能，超出k倍的行波信號在信號放大電路將被限幅。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案，所述常規(guī)采樣的輸電線路配套裝置包括輸電線路保護裝置、故障錄波裝置。本發(fā)明的有益效果是：采用本發(fā)明可在輸電線路配套裝置中方便、可靠、有效地增加電流行波信號采集功能。輸電線路配套裝置的外部交流輸入接口無需變化，有利于降低現場CT二次回路復雜性，有利于輸電線路保護的現場裝置改造和新裝置安裝運行。行波信號的采集不影響原工頻信號采集的可靠性和測量精度，輸電線路配套裝置同時具備對高過載倍數的工頻電流的采集能力和對相對幅度很小的行波信號的采集能力，行波信號具有大的幅度和信噪比，有利于提高行波測距的精度。

附圖說明

圖1為集成了行波測距功能的輸電線路保護裝置應用場景示意圖；

圖2為電流行波信號的放大和采集示意圖。

圖3是采用高頻運放搭建的行波信號放大電路

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種在輸電線路配套裝置中增加行波信號采集的方法，該方法可應用于輸電線路保護裝置、故障錄波裝置等輸電線路配套裝置。按本方法集成了行波測距功能的輸電線路保護裝置的應用場景如圖1所示。

本發(fā)明實施例的具體實施方式如下：

在常規(guī)的輸電線路配套裝置的軟硬件基礎上，保持裝置的對外硬件接口不變，在裝置內的互感器二次側增加信號放大電路實現行波信號放大，在裝置中增加行波DSP插件用于行波信號采樣。

行波信號放大電路位于裝置的交流輸入插件內，放大后的行波信號輸出到裝置背板，行波DSP插件從裝置背板采集行波信號，如圖2所示。

行波信號放大電路設計為具有k倍的過載能力，以提高行波信號的幅度和信噪比。行波放大電路和行波DSP插件按此k值配合設計信號采集范圍。

k值根據輸電線路的額定電壓Un、額定電流In和輸電線路正序波阻抗Z確定，并要求在相間故障時m次行波正向疊加不會超出量程范圍。k＝m*Un/(Z*In)。取m＝2使得信號放大電路和采集回路能正確反映故障波形中的前2個行波波頭。第1個行波波頭用于雙端行波測距，第2個行波波頭用于單端行波測距。

對于220kV～1000kV電壓等級，1000A～4000A額定相電流范圍，輸電線路波阻抗取值范圍300～500歐姆，k的典型值為：

k的典型最小值：k＝2*220kV/(300歐*4000A)＝0.367；

k的典型最大值：k＝2*1000kV/(500歐*1000A)＝4.0。

因此，k可在0.367～4范圍內取值。為使裝置適用于不同的輸電線路，可取k＝4。

超出k倍的信號在信號放大電路將被限幅，從而保護后面的采集回路。限幅可采用多種方式，例如通過信號放大電路的供電電源實現自然限幅，因為輸出信號幅度不會超過信號放大電路的電源；或者在信號輸出點并聯電壓保護器件進行限幅，例如采用穩(wěn)壓二極管、瞬態(tài)抑制二極管等。圖3是采用高頻運放搭建的行波信號放大電路，該電路通過電源將信號輸出幅度限制到-10V～+10V范圍內。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明的披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。