本發(fā)明涉及用于確定供電網(wǎng)的導(dǎo)線上的故障的故障位置的方法，其中在導(dǎo)線的第一導(dǎo)線端部上測(cè)量第一電流和/或電壓值且提供以時(shí)間戳，在導(dǎo)線的第二導(dǎo)線端部上測(cè)量第二電流和/或電壓值且提供以時(shí)間戳，且在導(dǎo)線上出現(xiàn)故障之后使用帶有時(shí)間戳的第一和第二電流和/或電壓值確定所述故障的故障位置。

本發(fā)明還涉及用于確定供電網(wǎng)的導(dǎo)線上的故障的故障位置的相應(yīng)的裝置以及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

供電網(wǎng)的安全運(yùn)行要求快速且可靠地識(shí)別和切斷可能的故障，例如短路或接地故障。導(dǎo)致切斷的故障原因例如可能是閃電電擊、斷裂或另外損壞的導(dǎo)線、在電纜導(dǎo)線的情況中的絕緣故障或架空線與動(dòng)物或植物部分的意外接觸。為縮短故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間，必須盡可能精確地定位此故障，以使得維護(hù)團(tuán)隊(duì)能夠消除故障原因和由于故障可能導(dǎo)致的間接損失。

在最簡(jiǎn)單、但也最昂貴的情況中，通過(guò)巡查來(lái)確定故障位置。在此，維護(hù)團(tuán)隊(duì)巡視發(fā)生故障的導(dǎo)線且檢查導(dǎo)線的可見(jiàn)的故障位置。此方式緩慢且容易出錯(cuò)。

因此，很大程度上改變?yōu)橥ㄟ^(guò)對(duì)于在故障出現(xiàn)期間采集的例如電流和電壓的測(cè)量參量進(jìn)行分析來(lái)界定故障在導(dǎo)線上所處的故障位置。為此，目前已知多種不同的方法，所述方法的精確性顯著影響供電網(wǎng)的維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)。因此，改進(jìn)用于故障定位的算法的精確性具有重要意義，以便于進(jìn)行維護(hù)且特別是縮短供電網(wǎng)的由于故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。

故障位置的大致結(jié)果可例如通過(guò)確定故障方向來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方法主要在熄滅的、隔離的以及高阻接地的具有徑向結(jié)構(gòu)以及低網(wǎng)格化程度的供電網(wǎng)中使用。在此，例如可使用瓦特計(jì)方法(wattmetrischemethode)，如從歐洲專利ep2476002b1中已知。用于識(shí)別故障方向的另外的方法是所謂的“雨刷繼電器原理(wischerrelais-prinzip)”，其在可能的實(shí)施方式中例如從國(guó)際專利申請(qǐng)wo2012126526a1中得到。然而，為進(jìn)行更精確的故障定位，在這些方法中需要進(jìn)行附加的評(píng)估。

用于進(jìn)行更精確的故障定位的方法例如使用測(cè)量的基波的電流或電壓信號(hào)(50hz或60hz信號(hào))來(lái)進(jìn)行故障定位。在此，已知使用僅來(lái)自導(dǎo)線端部中的一個(gè)的測(cè)量值(單側(cè)故障定位)或使用來(lái)自兩個(gè)導(dǎo)線端部的測(cè)量值(雙側(cè)故障定位)的方法。作為結(jié)果，故障位置通常作為距各測(cè)量位置的距離(以導(dǎo)線的百分比或以公里或英里)給出。

在使用僅一個(gè)導(dǎo)線端部的測(cè)量值的情況中，執(zhí)行故障定位的開(kāi)銷(xiāo)低。在此故障定位方法中主要涉及基于阻抗的方法，其中從電流和電壓測(cè)量值計(jì)算出直至故障位置的阻抗。通過(guò)與在無(wú)故障情況中整個(gè)導(dǎo)線的導(dǎo)線阻抗進(jìn)行比較，可推斷故障位置。此故障定位方法的示例性實(shí)施例如可從美國(guó)專利文獻(xiàn)us4996624a中得到。

此方法的精確性尤其在很大程度上取決于所使用的電流和電壓變換器的測(cè)量精確性、用于故障定位的導(dǎo)線參數(shù)(例如每單位長(zhǎng)度的阻抗)的精確性以及給定的故障情況(例如故障電阻、負(fù)載)和網(wǎng)絡(luò)狀況。電流和電壓信號(hào)中的干擾和暫態(tài)過(guò)程可能對(duì)于此方法的精確性具有負(fù)面影響。由此形成的測(cè)量誤差可能達(dá)到多個(gè)百分點(diǎn)。

可通過(guò)使用來(lái)自兩個(gè)導(dǎo)線端部的測(cè)量值實(shí)現(xiàn)故障定位的精確性的改善。在此，必須通過(guò)合適的通信連接將與故障定位相關(guān)的測(cè)量值合并。在此方面，參考美國(guó)專利文獻(xiàn)us5,929,642；在那里描述的方法中，在進(jìn)行故障定位時(shí)，通過(guò)使用來(lái)自兩個(gè)導(dǎo)線端部的電流和電壓測(cè)量值借助于估計(jì)方法和非線性優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)足夠高的精確性(測(cè)量誤差大約為1％至2％)。

雖然在基于阻抗的故障定位方法中故障定位的精確性取決于所使用的測(cè)量變換器的測(cè)量精確性以及網(wǎng)絡(luò)狀況，但是可以通過(guò)使用根據(jù)所謂的行波原理(“travelingwavefaultlocation”)的故障定位方法來(lái)實(shí)現(xiàn)很大程度上的與這些參量的無(wú)關(guān)性。根據(jù)此原理，作為所測(cè)量的電流和電壓信號(hào)的基波的替代，為進(jìn)行故障定位考慮在發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的瞬態(tài)信號(hào)成分，所述信號(hào)成分以所謂的“行波”的形式出現(xiàn)。在此，通過(guò)測(cè)量技術(shù)采集高頻的行波波沿且對(duì)其提供時(shí)間戳。因?yàn)樾胁ǖ膫鞑ニ俣冉茷楣馑?，所以可以從?duì)時(shí)間戳的評(píng)估很好地執(zhí)行故障的定位。利用此故障定位方法，可實(shí)現(xiàn)幾十米的范圍內(nèi)的精確性。這種故障定位方法的示例可從美國(guó)專利文獻(xiàn)us8,655,609b2得到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從開(kāi)頭給出的類型的方法和裝置出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，能夠使用兩個(gè)導(dǎo)線端部的測(cè)量值以更高的精確性執(zhí)行故障定位。

此任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)開(kāi)頭給出的類型的方法來(lái)解決，其中通過(guò)使用兩個(gè)導(dǎo)線端部上的帶有時(shí)間戳的第一和第二電流和/或電壓值確定在出現(xiàn)故障時(shí)沿著導(dǎo)線向?qū)Ь€端部方向傳播的行波的波形，且通過(guò)確定行波到達(dá)兩個(gè)導(dǎo)線端部的時(shí)間差，根據(jù)針對(duì)兩個(gè)導(dǎo)線端部確定的行波的波形來(lái)確定故障位置，其中，該時(shí)間差根據(jù)針對(duì)導(dǎo)線端部確定的行波的波形的模式比較來(lái)確定。

由于故障定位不是單獨(dú)基于行波的波沿確定，而是考慮行波的波形，由此考慮測(cè)量值的更長(zhǎng)的走向，因此能夠以相對(duì)更高的精確性確定行波到達(dá)兩個(gè)導(dǎo)線端部的時(shí)間差。根據(jù)該時(shí)間差能夠以簡(jiǎn)單的方式推斷故障位置。

用于為兩個(gè)導(dǎo)線端部上的電流和/或電壓測(cè)量值提供時(shí)間戳的計(jì)時(shí)器(例如，測(cè)量裝置的內(nèi)部時(shí)鐘)在根據(jù)本發(fā)明的方法中在時(shí)間上相互同步，使得對(duì)兩個(gè)導(dǎo)線端部分配的時(shí)間戳可相互比較。

按照根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的實(shí)施方式可以設(shè)置為，為進(jìn)行行波的波形的模式比較，執(zhí)行波形的互相關(guān)。作為其替代或補(bǔ)充，還可以設(shè)置為，為進(jìn)行模式比較，考慮行波的波形的交叉功率譜的角度。

通過(guò)使用互相關(guān)，可以找到行波的波形的一致性的最大值。交叉功率譜的角度的使用可作為附加或獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)使用。

替代地，按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施方式還可以設(shè)置為，為進(jìn)行模式比較，執(zhí)行由行波的波形的差異形成的目標(biāo)函數(shù)的最小化。

以此方式，也可找到兩個(gè)導(dǎo)線端部的行波的波形的盡可能好的重疊，以由此推斷行波到達(dá)的時(shí)間差。

按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施方式可以設(shè)置為，在進(jìn)行模式比較前，對(duì)至少一個(gè)導(dǎo)線端部的行波的波形進(jìn)行校正，其中，考慮導(dǎo)線的衰減。

由此，即使在如下導(dǎo)線的情況下，也可以以有利的方式以高精確性執(zhí)行故障定位，即所述導(dǎo)線由于其長(zhǎng)度和/或材料特性而不能忽略測(cè)量值方面的損失。

根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施方式還設(shè)置為，僅使用在行波的第一波脈沖出現(xiàn)期間在兩個(gè)導(dǎo)線端部上測(cè)量的電流和電壓值來(lái)確定故障位置。

由此，可明顯減少待傳輸?shù)臏y(cè)量值的量，因?yàn)椴槐貍鬏斎抗收厦枋觯鴥H必須傳輸在行波的第一波脈沖期間的測(cè)量值走向。在此方面，例如將單獨(dú)的第一波峰、單獨(dú)的第一波谷或第一波峰和第一波谷的組合視為行波的第一脈沖。此考慮方式的另外的優(yōu)點(diǎn)是，第一波脈沖尚未由于另一個(gè)導(dǎo)線端部的反射效應(yīng)而疊加，因此行波的波形的計(jì)算可相對(duì)簡(jiǎn)單地進(jìn)行。待傳輸?shù)臏y(cè)量值的減少特別地在應(yīng)實(shí)時(shí)進(jìn)行故障定位(在線故障定位)時(shí)具有優(yōu)點(diǎn)，而在進(jìn)行事后故障定位(離線故障定位)時(shí)通常具有更多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行故障定位，對(duì)于測(cè)量值傳輸可接受更長(zhǎng)的時(shí)間段。

為進(jìn)一步減少待傳輸?shù)臏y(cè)量值，此外被認(rèn)為有利的是，僅使用在出現(xiàn)行波的第一波脈沖期間在兩個(gè)導(dǎo)線端部上測(cè)量的電流值或電壓值來(lái)確定故障位置。

根據(jù)本發(fā)明的方法的此實(shí)施方式基于如下認(rèn)知，即在僅使用電流或電壓測(cè)量值來(lái)確定行波的波形時(shí)，通常也可以相對(duì)高的精確度進(jìn)行故障定位。

按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施方式設(shè)置為，對(duì)在導(dǎo)線端部上測(cè)量的電流和電壓值進(jìn)行濾波，其中，形成給出了所測(cè)量的電流和電壓值的選擇的頻率范圍的第一和第二濾波后的電流和電壓值，且使用第一和第二濾波后的電流和電壓值確定行波的波形。

由此，可以以有利的方式僅確定與行波相關(guān)的信號(hào)成分且使用所述信號(hào)成分進(jìn)行故障定位。在此實(shí)施方式中，根據(jù)濾波器設(shè)計(jì)，僅考慮電流和電壓測(cè)量值的處于合適的頻率范圍內(nèi)的選擇的信號(hào)成分來(lái)進(jìn)行故障定位。

具體而言，對(duì)此可以設(shè)置為，使得所選擇的頻率范圍包括所測(cè)量的電流和電壓值的高頻瞬態(tài)成分或帶限(bandbegrenzte)瞬態(tài)成分。

此外，在此方面可以設(shè)置為，使得用于對(duì)電流和電壓值進(jìn)行濾波的濾波器的濾波器特性對(duì)如下的頻率范圍進(jìn)行衰減，即在所述頻率范圍內(nèi)用于測(cè)量電流和電壓測(cè)量值的電流和電壓變換器具有測(cè)量誤差。

以此方式可特別有效地抑制由于電流和電壓變換器導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

在此方面還可以設(shè)置為，在多相供電網(wǎng)中，對(duì)于第一和第二濾波后的電流和電壓值執(zhí)行數(shù)學(xué)變換以將各個(gè)相成分解耦，其中，形成第一和第二變換后的電流和電壓值，且使用第一和第二變換后的電流和電壓值來(lái)確定行波的波形。

由此，根據(jù)本發(fā)明的方法可有利地在通常存在的多相供電網(wǎng)中使用。通過(guò)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，將各個(gè)相的測(cè)量值解耦且可簡(jiǎn)單地對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。為進(jìn)行變換，例如考慮模態(tài)變換，如clarke變換，或特征值變換。

根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施方式還設(shè)置為，當(dāng)在第一電流和電壓值的走向或由其導(dǎo)出的值的走向中和/或在第二電流和電壓值的走向或由其導(dǎo)出的值的走向中確定了超過(guò)預(yù)先給定的閾值的躍遷時(shí)，進(jìn)行故障位置的確定。

以此方式，僅在走向改變有躍遷的情況下，例如在實(shí)際存在故障情況時(shí)，執(zhí)行該故障定位方法，因?yàn)橥ǔＥc故障相關(guān)聯(lián)的電流和電壓測(cè)量值或由其導(dǎo)出的值(例如上面提及的濾波后或變換后的電流和電壓值)的走向中的躍遷觸發(fā)故障定位方法的實(shí)施。此外，躍遷識(shí)別用于正確地定位針對(duì)用于確定故障位置的評(píng)估的測(cè)量窗。

為了在這種情況下能夠區(qū)分實(shí)際出現(xiàn)在導(dǎo)線上的故障情況與導(dǎo)致有躍遷的走向改變的其它事件，對(duì)利用故障定位方法確定的故障距離x進(jìn)行評(píng)估。如果此距離處于導(dǎo)線長(zhǎng)度內(nèi)，即一般在0和1之間，則在待監(jiān)測(cè)的導(dǎo)線上存在故障情況；而如果所述距離處于導(dǎo)線之外，則不認(rèn)為在導(dǎo)線上存在故障。

根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施方式還設(shè)置為，通過(guò)每個(gè)導(dǎo)線端部上的每個(gè)裝置進(jìn)行故障位置的確定，且將利用這些裝置確定的故障位置從這些裝置輸出。

在此，故障位置確定在兩個(gè)導(dǎo)線端部上雖然基于相同的測(cè)量值、但是相互獨(dú)立地進(jìn)行，因此產(chǎn)生故障位置確定的兩個(gè)結(jié)果。也可在裝置中實(shí)施部分不同的算法；例如，可使用不同的優(yōu)化方法。根據(jù)來(lái)自兩個(gè)導(dǎo)線端部的結(jié)果的一致性，可推斷結(jié)果的可靠性。在各導(dǎo)線端部上確定的故障位置例如可以以導(dǎo)線長(zhǎng)度的百分比或者作為距各測(cè)量位置的距離(例如以公里或英里為單位)直接在裝置上顯示，或以信號(hào)或數(shù)據(jù)報(bào)的形式輸出且傳遞到供電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商處。兩個(gè)導(dǎo)線端部上的裝置例如可以是通?？倸w存在的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)線故障的保護(hù)裝置。

但替代地還可以設(shè)置為，故障位置的確定通過(guò)為此配置的裝置進(jìn)行，且由裝置將所確定的故障位置輸出。

此裝置在此可設(shè)置在導(dǎo)線端部中的一個(gè)上或形成為中央裝置，例如變電站或網(wǎng)絡(luò)控制中心中的數(shù)據(jù)處理裝置。確定的故障位置例如可以以導(dǎo)線長(zhǎng)度的百分比或作為距選擇的測(cè)量位置的距離(例如以公里或英里為單位)直接在裝置上顯示，或以信號(hào)或數(shù)據(jù)報(bào)的形式輸出，且傳遞到供電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商處。

以上所述的任務(wù)還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置來(lái)解決。在此，提供了帶有計(jì)算裝置的用于確定供電網(wǎng)的導(dǎo)線上的故障的故障位置的裝置，所述計(jì)算裝置設(shè)置為，在導(dǎo)線上出現(xiàn)故障之后，使用在導(dǎo)線的第一導(dǎo)線端部上測(cè)量且?guī)в袝r(shí)間戳的第一電流和/或電壓值以及在導(dǎo)線的第二導(dǎo)線端部上測(cè)量且?guī)в袝r(shí)間戳的第二電流和/或電壓值，確定所述故障的故障位置。

根據(jù)本發(fā)明在此設(shè)置為，計(jì)算裝置設(shè)置為，使用兩個(gè)導(dǎo)線端部上的帶有時(shí)間戳的第一和第二電流和電壓值，確定在出現(xiàn)故障時(shí)沿著導(dǎo)線向?qū)Ь€端部的方向傳播的行波的波形，且計(jì)算裝置設(shè)置為，根據(jù)針對(duì)兩個(gè)導(dǎo)線端部確定的行波的波形，通過(guò)確定所述行波到達(dá)兩個(gè)導(dǎo)線端部的時(shí)間差來(lái)確定故障位置，其中，所述時(shí)間差根據(jù)對(duì)針對(duì)導(dǎo)線端部確定的行波的波形的模式比較來(lái)確定。

在此，裝置可有利地由電氣保護(hù)裝置形成，所述裝置除故障定位外還執(zhí)行針對(duì)供電網(wǎng)的另外的保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能(例如針對(duì)導(dǎo)線的距離保護(hù)功能、過(guò)流保護(hù)功能或差動(dòng)保護(hù)功能)。但作為其替代，也可設(shè)置為，裝置是分開(kāi)的故障定位器裝置。

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的裝置，適用所有對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法在前文和后文中進(jìn)行的闡述，且以相應(yīng)的方式反之亦然，特別是根據(jù)本發(fā)明的裝置設(shè)置用于以每個(gè)任意的實(shí)施方式或任意的實(shí)施方式的組合執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)，也參考對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法所描述的優(yōu)點(diǎn)。

以上所述的任務(wù)此外還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)來(lái)解決，權(quán)利要求16給出了用于確定供電網(wǎng)的導(dǎo)線上的故障的故障位置的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，提供了兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求15形成的裝置，所述裝置利用用于進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信連接相互連接且形成為用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法。

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，適用所有對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置在前文和后文中進(jìn)行的闡述，且以相應(yīng)的方式反之亦然。關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，也參考對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置所描述的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明將在下文中根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)解釋。實(shí)施例的特定的構(gòu)造不以任何方式理解為對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置的一般的構(gòu)造是限制性的；相反，實(shí)施例的各個(gè)構(gòu)造特征可以以任意方式自由地相互組合且與前述特征組合。

附圖說(shuō)明

圖1示出了帶有用于確定故障位置的系統(tǒng)的供電網(wǎng)的導(dǎo)線的示意圖；

圖2示出了用于解釋根據(jù)行波原理的故障位置確定的導(dǎo)線段δx的電參數(shù)的圖示；

圖3示出了用于生成濾波后的電流和電壓值的濾波器的示例的傳遞特性；

圖4示出了電流和電壓測(cè)量值的示例的走向；

圖5示出了濾波后的電流和電壓值的示例的走向；

圖6示出了由濾波后的電流和電壓值產(chǎn)生的變換后的電流和電壓值的示例的走向；

圖7示出了用于解釋故障位置確定的帶有行波的波形的第一示例曲線圖；

圖8示出了用于解釋故障位置確定的帶有行波的波形的第二示例曲線圖，其中僅考慮行波的第一脈沖；

圖9示出了用于解釋故障位置確定的帶有行波的波形的第三示例曲線圖，其中僅考慮行波的第一脈沖且波形通過(guò)使用電流測(cè)量值形成；

圖10示出了用于解釋故障位置確定的帶有行波的波形的第四示例曲線圖，其中僅考慮行波的第一脈沖且波形通過(guò)使用電壓測(cè)量值形成；

圖11示出了用于解釋通過(guò)使用互相關(guān)的模式比較來(lái)確定時(shí)間差的多個(gè)曲線圖的第一圖；

圖12示出了用于解釋通過(guò)使用交叉功率譜和角度考慮的模式比較來(lái)確定時(shí)間差的多個(gè)曲線圖的第二圖；

圖13示出了用于解釋通過(guò)使用互相關(guān)或二次目標(biāo)函數(shù)的模式比較來(lái)確定時(shí)間差的多個(gè)曲線圖的第三圖；以及

圖14示出了用于解釋用于進(jìn)行故障定位的方法的實(shí)施例的流程圖的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于確定供電網(wǎng)內(nèi)的故障位置的系統(tǒng)10的示意圖。為此，在圖1中以簡(jiǎn)化圖示示出了供電網(wǎng)的電導(dǎo)線11。導(dǎo)線的長(zhǎng)度為l。導(dǎo)線11可以是單相或多相導(dǎo)線。

導(dǎo)線11在其導(dǎo)線端部11a和11b上通過(guò)功率開(kāi)關(guān)12a、12b界定，且可通過(guò)功率開(kāi)關(guān)特別地在故障情況中從圖1中未詳細(xì)圖示的供電網(wǎng)的剩余部分分離。在導(dǎo)線端部11a、11b上此外提供了測(cè)量位置，在所述測(cè)量位置上以圖1中僅示例地圖示的電流變換器13a、13b和電壓變換器14a、14b采集電流和電壓測(cè)量值。電流變換器13a、13b和電壓變換器14a、14b可以是所謂的常規(guī)的和非常規(guī)的變換器。在次級(jí)側(cè)由變換器輸出電流測(cè)量值i和電壓測(cè)量值u，所述電流和電壓測(cè)量值可以是模擬值或數(shù)字值。

在各導(dǎo)線端部11a、11b上，用于確定故障位置的裝置15a、15b與所述電流變換器13a、13b和電壓變換器14a、14b連接。裝置15a、15b采集電流和電壓測(cè)量值且如需要執(zhí)行數(shù)字化和/或預(yù)處理。在此，還對(duì)各測(cè)量值分配時(shí)間戳，所述時(shí)間戳精確地給出了采集其的時(shí)刻。為此目的，裝置15a、15b具有內(nèi)部計(jì)時(shí)器，所述計(jì)時(shí)器通過(guò)常見(jiàn)的方法、例如gps時(shí)間脈沖、irig-b、ieee1588在時(shí)間上相互同步。由于帶有時(shí)間戳，在兩個(gè)導(dǎo)線端部11a、11b上記錄的測(cè)量值可相互比較。

裝置15a、15b可以例如是電氣保護(hù)裝置，所述電氣保護(hù)裝置除故障定位功能外也執(zhí)行另外的保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能。例如，保護(hù)裝置可以是距離保護(hù)裝置、差動(dòng)保護(hù)裝置或過(guò)流保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置根據(jù)所采集的電流和電壓測(cè)量值監(jiān)測(cè)導(dǎo)線11的運(yùn)行狀態(tài)且在故障情況中向所述導(dǎo)線11的各功率開(kāi)關(guān)12a、12b傳遞斷開(kāi)信號(hào)t，以導(dǎo)致所述功率開(kāi)關(guān)12a、12b的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)打開(kāi)。

裝置15a、15b設(shè)置為在導(dǎo)線11上的故障情況中確定且輸出故障位置，即導(dǎo)線上的出現(xiàn)故障(例如，短路、接地故障)的位置。為此，裝置15a、15b使用在故障期間所采集的自己的導(dǎo)線端部和相應(yīng)的另一個(gè)導(dǎo)線端部的電流和/或電壓測(cè)量值。為此目的，裝置15a、15b通過(guò)通信連接16連接，所述通信連接16可以是任意的合適的有線的或無(wú)線的通信連接。裝置15a、15b尤其可通過(guò)通信連接16交換其電流和/或電壓測(cè)量值，用于確定故障位置。

裝置15a、15b根據(jù)所謂的行波原理執(zhí)行故障定位。在此利用如下情況，即在出現(xiàn)故障時(shí)，在電流和電壓中形成高頻的瞬態(tài)信號(hào)成分，所述信號(hào)成分例如以光速在導(dǎo)線11上向兩個(gè)方向傳播。這在圖1中示例地描繪。對(duì)此假設(shè)，在故障位置f處出現(xiàn)故障。行波如圖所示從故障位置f向第一導(dǎo)線端部11a的方向并且向第二導(dǎo)線端部11b的方向傳播，且在所述導(dǎo)線端部處可被變換器通過(guò)測(cè)量技術(shù)采集且被裝置15a、15b評(píng)估，以確定故障位置。從第一導(dǎo)線端部觀察，故障位置f處于距離x處，相應(yīng)地從第二導(dǎo)線端部觀察，故障位置f處于距離l-x處。裝置如下文將詳述的評(píng)估電流和電壓測(cè)量值，且例如作為距離或?qū)Ь€長(zhǎng)度l的百分比給出故障位置f。

供電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商可將所確定的故障位置f傳遞到維護(hù)團(tuán)隊(duì)處，維護(hù)團(tuán)隊(duì)隨后可搜尋故障位置且消除故障原因。為此，要求盡可能精確地確定故障位置。下文中將描述用于進(jìn)行精確的故障定位的方式。

首先，給出對(duì)行波故障定位的原理的簡(jiǎn)短的解釋。對(duì)此，下文中解釋雙側(cè)行波故障定位器算法，即以兩個(gè)導(dǎo)線端部11a、11b的測(cè)量值工作的算法。在此，使用行波沿導(dǎo)線11的傳播模型。

為建立所涉及的算法，使用“長(zhǎng)導(dǎo)線理論”。在此涉及所謂的“分布參數(shù)”的形式的電導(dǎo)線的模型描述。這例如在圖2中圖示。

從圖2中可知，如每單位長(zhǎng)度的電感l(wèi)0、每單位長(zhǎng)度的電容c0、每單位長(zhǎng)度的電阻r0以及每單位長(zhǎng)度的電導(dǎo)g0的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是沿導(dǎo)線分布的?；诖藢?dǎo)線模型，可以使用基爾霍夫定律對(duì)于導(dǎo)線的部分片段δx建立對(duì)于電壓u和電流i的如下的方程：

通過(guò)數(shù)學(xué)變換，方程(1)和(2)可轉(zhuǎn)寫(xiě)為如下形式：

此方程(3)和(4)是均質(zhì)導(dǎo)線的偏微分方程，且通常稱為“電報(bào)方程”。所述方程(3)和(4)可被一般化到任意導(dǎo)體。

通過(guò)在拉普拉斯域內(nèi)將x視為參數(shù)來(lái)考慮方程(3)和(4)，可明顯更簡(jiǎn)單地解釋許多在導(dǎo)線中形成的效應(yīng)：

根據(jù)參數(shù)x對(duì)方程(5)和(6)求導(dǎo)得到：

方程(7)和(8)可通過(guò)使用微分方程原理對(duì)于電壓和電流分開(kāi)求解：

在求解方程(9)和(10)時(shí)，可從初始條件計(jì)算出未知參數(shù)a1和a2：

其中u1和i1是x＝0處的初始條件。此外，方程(9)和(10)包括可從導(dǎo)線參數(shù)計(jì)算出的所謂的波阻抗zc和傳播常數(shù)γ：

γ(s)²＝z(s)y(s)(13)

zc(s)＝γ(s)^-1·z(s)(14)

在此，z是導(dǎo)線的部分的縱向阻抗且y是其橫向?qū)Ъ{(queradmittanz)。值分別與長(zhǎng)度相關(guān)地給出。

因此，對(duì)于方程(9)和(10)得到如下形式：

方程(15)和(16)是行波沿導(dǎo)線11的與電壓和電流相關(guān)的傳播模型。

對(duì)于在此所述的行波故障定位，考慮在首先未知的故障位置f處的故障電壓。在此，回顧在方程(15)中描述的關(guān)系。方程(15)由兩個(gè)項(xiàng)組成，其中一個(gè)項(xiàng)描述前行電壓波且另一個(gè)描述后行電壓波。在導(dǎo)線端部11a上的電壓波也可在數(shù)學(xué)上幾乎相同地從相對(duì)側(cè)的導(dǎo)線端部11b描述：

為定位故障，從如下情況出發(fā)，即從兩側(cè)確定的電壓在故障位置處必然相同：

u(x,s)＝u(l-x,s)(18)

由此得到如下方程(19)，其中指標(biāo)1表示第一導(dǎo)線端部且指標(biāo)2表示第二導(dǎo)線端部：

如果將方程(19)根據(jù)相對(duì)于故障位置x發(fā)出和返回的波進(jìn)行分類，則得到如下的方程(20)：

為類似地描述方程的兩側(cè)，在方程左側(cè)將項(xiàng)exp(γ(s)l)放在括號(hào)前：

方程(21)可以以兩個(gè)相互類似的形式表示：

和

如果將一個(gè)導(dǎo)線端部的波脈沖作為參考，則另一個(gè)導(dǎo)線端部的波脈沖移位由γ限定的時(shí)間，因?yàn)槿缦玛P(guān)系(23)近似地成立：

在方程(23)中，v意味著行波的速度且l意味著導(dǎo)線的長(zhǎng)度；x表示故障位置。在此假設(shè)，行波的速度v在寬的頻譜內(nèi)被視作是恒定的。通過(guò)考慮方程(23)，得到可容易地轉(zhuǎn)化到時(shí)域內(nèi)的方程，以此方程可描述行波的波形：

如果將方程(24)的兩個(gè)括號(hào)表達(dá)中的行波的波形命名為s1和s2，則得到如下方程：

此方程的逆變換產(chǎn)生在時(shí)域內(nèi)可容易地解釋的結(jié)果：

在此可以看到，根據(jù)行波波形s1和s2之間的時(shí)間差τ的確定，可執(zhí)行故障定位。此外，兩個(gè)行波波形s1和s2的外部形狀相同。此特征然后被用于通過(guò)使用模式識(shí)別來(lái)確定故障位置。

但為首先可從測(cè)量的電流和電壓測(cè)量值導(dǎo)出波形，重要的是，僅考慮測(cè)量值的高頻信號(hào)成分。為此目的，例如可使用相應(yīng)地形成的濾波器，所述濾波器將低頻成分從測(cè)量信號(hào)去除。

圖3示出了在此情況中示例的濾波器的傳遞函數(shù)(振幅和相位特性曲線)，借助于所述濾波器從電流和電壓測(cè)量值的走向中濾出相關(guān)的頻率以用于進(jìn)一步的分析，其中產(chǎn)生濾波后的電流和電壓值。合適的濾波器的示例的通過(guò)范圍可例如處在30khz直至400khz。在此范圍內(nèi)，通常在供電網(wǎng)內(nèi)使用的常規(guī)的初級(jí)測(cè)量變換器可以以對(duì)于故障定位足夠的質(zhì)量傳輸信號(hào)。

在圖4和圖5中示例地圖示了濾波器如何影響所采集的電流和電壓測(cè)量值。圖4示出了在相a中的單極故障期間三相高壓導(dǎo)線的一個(gè)導(dǎo)線端部上的電流和電壓測(cè)量值的示例的走向。單極故障導(dǎo)致發(fā)生故障的相a內(nèi)的電流的升高，而相a內(nèi)的電壓中斷。在出現(xiàn)故障之后，在電流和電壓信號(hào)中包含高頻瞬態(tài)成分，所述瞬態(tài)成分被評(píng)估以用于故障定位。

通過(guò)使用濾波器(例如結(jié)合圖2描述的帶通濾波器)，可濾出電流和電壓測(cè)量值的高頻瞬態(tài)成分。由此形成如在圖5中示例地圖示的濾波后的電流和電壓值。在考慮濾波后的電流和電壓值時(shí)應(yīng)注意，未發(fā)生故障的相b和c具有一致的高頻模式。

通常供電網(wǎng)內(nèi)的導(dǎo)線包括至少三個(gè)相導(dǎo)體。因此，需要將以上對(duì)于單導(dǎo)體系統(tǒng)所給出的方程以矩陣形式表達(dá)。此方程系統(tǒng)的簡(jiǎn)化可通過(guò)模態(tài)或特征值變換進(jìn)行。以此方式實(shí)現(xiàn)將形成的方程系統(tǒng)的各個(gè)方程相互解耦且因此可相互獨(dú)立地考慮。此外，此變換使得能夠?qū)⒁呀⒌姆匠桃宰儞Q后的分量來(lái)考慮。

例如，下面考慮簡(jiǎn)單的對(duì)稱導(dǎo)線，所述導(dǎo)線對(duì)于60hz的額定頻率具有如下的參數(shù)：

在此，z表示導(dǎo)線阻抗且y表示導(dǎo)線導(dǎo)納。為解耦，作為模態(tài)變換例如使用所謂的“clark變換”。所述clark變換具有如下的變換矩陣t；形成了所謂的α分量，β分量和0分量。

利用clark變換，可將以上所述的矩陣(27)和(28)變換為如下：

結(jié)合方程(13)和(14)，由此得到三個(gè)待考慮的傳播常數(shù)(方程(32))和波阻抗(方程(33))：

通過(guò)分析傳播常數(shù)γ，可推斷模態(tài)分量中的哪個(gè)具有最大速度，優(yōu)選將其用于進(jìn)一步的分析。此外，必須評(píng)估以足夠的量值出現(xiàn)在信號(hào)內(nèi)的分量。這在很大程度上取決于故障類型。在圖6中圖示了根據(jù)濾波后的電流和電壓值通過(guò)變換產(chǎn)生的變換后的電流和電壓值。所述變換后的電流和電壓值是用于故障定位的實(shí)際的行波。

從圖6可見(jiàn)，在a相內(nèi)的單極故障的示例情況中，β分量不出現(xiàn)。此外可以看到，0分量明顯地慢于α分量。

如上所提及，波形s1和s2的外部形狀相同，此外與故障位置不相關(guān)。時(shí)間差τ因此是用于指明故障位置的唯一標(biāo)準(zhǔn)。由此原因，在此所搜尋的參數(shù)是時(shí)間差τ。這在圖7中示出。在圖7中波形s1和s2沿時(shí)間軸繪出。通過(guò)利用裝置15a、15b的同步的計(jì)時(shí)器為電流和電壓測(cè)量值提供時(shí)間戳(參見(jiàn)圖1)，可將兩個(gè)波形在時(shí)間上相互關(guān)聯(lián)。因?yàn)橛纱祟A(yù)先給定了時(shí)基，所以時(shí)間差τ的確定可以通過(guò)將波形相對(duì)于彼此移位來(lái)進(jìn)行。兩個(gè)波形在移位的函數(shù)中的最佳重疊給出了正確的時(shí)間差且因此給出了故障位置，因?yàn)閺姆匠?26)獲得了對(duì)于故障位置x和時(shí)間差τ之間的如下的關(guān)系：

在圖7中的示例中，從所確定的時(shí)間差τ＝103μs得到了在導(dǎo)線長(zhǎng)度為150km情況中的距第一導(dǎo)線端部的x＝60km的故障位置。

因?yàn)閮蓚€(gè)波形僅在時(shí)間上相互移位地出現(xiàn)，但是在其它方面具有相同的外部形狀，所以為確定波形的最佳重疊且因此確定時(shí)間差τ，可使用模式識(shí)別。具體方式將在后文中詳細(xì)示出。

在更精確地考慮方程(24)和(25)時(shí)發(fā)現(xiàn)，為計(jì)算波形s1和s2，需要在裝置15a和15b之間進(jìn)行對(duì)于同步地帶有時(shí)間戳的測(cè)量值的相對(duì)大量的數(shù)據(jù)交換。在離線故障定位中此事實(shí)不成問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)此可提供且評(píng)估行波的完整的記錄。為此，可以在很大程度上任意長(zhǎng)的時(shí)間上從裝置調(diào)取且利用單獨(dú)的數(shù)據(jù)處理裝置評(píng)估測(cè)量值。然而，在通過(guò)裝置15a和15b本身進(jìn)行在線故障定位時(shí)，如果裝置15a、15b之間的通信連接16不具有足夠的帶寬，則可能產(chǎn)生問(wèn)題。

為此目的，有利的是，可減少為進(jìn)行故障定位而待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。為此提出，僅將各行波的第一脈沖傳輸?shù)较鄬?duì)側(cè)。行波的波形s1和s2的第一脈沖此外不包含關(guān)于相對(duì)端的行波的行為的信息，因?yàn)榇诵畔⒃谙鄬?duì)端上反射、隨后在整個(gè)導(dǎo)線上的運(yùn)行時(shí)間(exp(-γ(s)·l))之后才到達(dá)本地的導(dǎo)線端部。由此原因，以上給出的方程(24)和(25)可縮減為如下：

或

其中，s1,r和s2,r表示對(duì)應(yīng)地縮減為第一脈沖的行波的波形。此實(shí)施方式在圖8中示出。波形s1,r和s2,r的走向在此分別根據(jù)方程(35)和(36)確定。用于波形s1,r和s2,r的評(píng)估以進(jìn)行故障定位所使用的第一波脈沖在圖8中通過(guò)邊界81a和81b強(qiáng)調(diào)。如與圖7進(jìn)行比較可見(jiàn)，相應(yīng)的第一波脈沖的走向不受此簡(jiǎn)化影響，因?yàn)槿缭诖怂峒暗模形窗l(fā)生與來(lái)自相應(yīng)的另一個(gè)導(dǎo)線端部的反射的疊加。波形s1和s1,r或s2和s2,r的差異因此僅在于各波形的另外的走向。相應(yīng)地，通過(guò)模式識(shí)別執(zhí)行的時(shí)間差τ的確定也提供與在評(píng)估完整的波形s1和s2時(shí)相同的值，從而故障定位也可以以相同的精確性利用縮減的波形s1,r和s2,r執(zhí)行。

在考慮縮減的方程(35)和(36)時(shí)，此外可確定波形s1,r和s2,r由電壓和電流的線性組合形成。因?yàn)榇^察的頻率范圍內(nèi)的波阻抗zc可被視作常數(shù)，所以波形的走向在電流和電壓方面可以近似地相互分開(kāi)地被考慮。由此一方面可以進(jìn)一步減少待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，另一方面可減少用于確定時(shí)間差τ的模式比較的開(kāi)銷(xiāo)。

因此，對(duì)于僅基于電流的考慮適用：

或

在此，sⁱ1,r和sⁱ2,r表示在相應(yīng)的導(dǎo)線端部上的行波的縮減為第一波脈沖的基于電流的波形。

相應(yīng)地，對(duì)于僅基于電壓的考慮適用：

或

在此，s^v1,r和s^v2,r表示在相應(yīng)的導(dǎo)線端部上的行波的縮減為第一波脈沖的基于電壓的波形。

相應(yīng)的波形sⁱ1,r和sⁱ2,r以及s^v1,r和s^v2,r的走向在圖9和圖10中示出。評(píng)估使用的第一波脈沖如在圖8中通過(guò)加框強(qiáng)調(diào)。與圖8相比較可以看到波形形狀的進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。對(duì)于時(shí)間差τ的評(píng)估則提供了對(duì)于故障定位可接受的精確性。

下文中將描述借助于關(guān)于波形在導(dǎo)線端部上執(zhí)行的模式識(shí)別，如何能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)間差τ的確定且由此實(shí)現(xiàn)故障位置x的確定。描述的所有方法首先基于已提及的認(rèn)知，即兩個(gè)導(dǎo)線端部上的波形雖然由于時(shí)間移位而不同，但兩個(gè)波形的外部形狀相同。為確定正確的時(shí)間差τ，因此必須首先通過(guò)在時(shí)間軸上移位找到波形的外部形狀的盡可能的重疊。所進(jìn)行的時(shí)間上的移位的值因此對(duì)應(yīng)于所搜尋的時(shí)間差τ。

由波形的最佳重疊得到的時(shí)間差τ的確定可以以不同的合適的方式執(zhí)行。下文中解釋示例的一些可能的方式。原則上，可關(guān)于完整的波形s1、s2以及關(guān)于前述縮減的波形s1,r、s2,r或sⁱ1,r、sⁱ2,r或s^v1,r、s^v2,r執(zhí)行模式識(shí)別。應(yīng)使用哪個(gè)波形用于評(píng)估的問(wèn)題必須在權(quán)衡為數(shù)據(jù)傳輸存在的帶寬以及所需要的定位精度之后來(lái)回答。在此，例如可作為參數(shù)在裝置15a、15b內(nèi)選擇評(píng)估使用的波形的類型，使得在供電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商側(cè)可對(duì)于相應(yīng)的單獨(dú)情況選擇合適的評(píng)估基礎(chǔ)。

時(shí)間差τ的確定例如可通過(guò)在要使用的波形s1、s2或s1,r、s2,r或sⁱ1,r、sⁱ2,r或者s^v1,r、s^v2,r之間形成互相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，可使用(例如s1和s2的)如下方程：

在此，tf表示測(cè)量窗的持續(xù)時(shí)間。此曲線的最大值意味著正確的時(shí)間差τ，且因此根據(jù)方程(34)意味著故障位置x。此方式例如在圖11中示出。圖11為此示出了四個(gè)曲線圖，所述曲線圖中上部的兩個(gè)曲線圖給出了縮減為第一波脈沖的波形s1,r、s2,r的走向?？梢钥吹讲}沖110a和110b的時(shí)間上的移位。在第三個(gè)曲線圖中，共同圖示了兩個(gè)波形，其中，時(shí)刻t0＝0處于第一波形的開(kāi)始處。最后在第四個(gè)曲線圖中，圖示了根據(jù)方程(41)的互相關(guān)ks1s2的走向。曲線的最大值給出了兩個(gè)波形s1,r、s2,r的時(shí)間移位τ，且可用于確定故障位置。

也可在頻域內(nèi)執(zhí)行對(duì)于正確的時(shí)間差τ的相應(yīng)的搜尋。此考慮方式可以是有利的，因?yàn)樵诖丝上拗茷殛P(guān)鍵的頻率分量。因而所考慮的波形為：

s1(f)＝fft{s1(t)},s2(f)＝fft{s2(t)}

通過(guò)形成所謂的交叉功率譜，

(星號(hào)*在此表示共軛復(fù)數(shù))可在進(jìn)一步的步驟中找到正確的時(shí)間差τ，這通過(guò)搜尋如下函數(shù)的最大值來(lái)進(jìn)行：

根據(jù)方程(43)，曲線的最大值在理論上對(duì)于每個(gè)頻率必定位于時(shí)間差τ的相同的值處。但在實(shí)際應(yīng)用中建議，對(duì)于時(shí)間差τ使用所有有效頻率的累積和，且將其用于搜尋最大值：

此外，替代地或補(bǔ)充地，也可以考慮交叉功率譜的角度：

角度的過(guò)零點(diǎn)意味著交叉功率譜的曲線的最大值且因此意味著正確的時(shí)間差τ。

對(duì)此，在圖12中在上方曲線圖中圖示了交叉功率譜的曲線的走向且在下方曲線圖中圖示了交叉功率譜的角度的走向?？梢钥吹?，在交叉功率譜的最大值的位置處，角度的走向具有過(guò)零點(diǎn)。因此，除交叉功率譜外例如還可使用角度標(biāo)準(zhǔn)，以更精確地確定交叉功率譜的最大值。

最后，也可通過(guò)二次目標(biāo)函數(shù)來(lái)確定時(shí)間差τ，其中，在此情況中必須搜尋最小值：

根據(jù)方程(45)的二次目標(biāo)函數(shù)的走向與根據(jù)方程(41)的互相關(guān)的走向相比較地示例地在圖13中圖示?？梢?jiàn)，在下方曲線圖中二次目標(biāo)函數(shù)的最小值處于與上方曲線圖中的互相關(guān)的最大值相同的位置處。

也可替代地在頻域內(nèi)求解二次目標(biāo)函數(shù)：

在無(wú)損失或至少低損失的導(dǎo)線的情況中，信號(hào)s1、s2和s1,r、s2,r和sⁱ1,r、sⁱ2,r或s^v1,r的外部形狀實(shí)際上相互幾乎無(wú)差別。因此，在此提出的用于模式識(shí)別的方法可視作對(duì)于故障定位完全勝任。但如果應(yīng)考慮損失不可忽略的導(dǎo)線，則可引入與頻率相關(guān)的校正，所述校正改善曲線的形狀且因此有助于更精確的故障定位(如下示例地對(duì)于s2)：

在此假設(shè)，傳播時(shí)間在待考慮的頻譜內(nèi)保持恒定。如果并非如此，則也可附加地對(duì)于行波的傳播時(shí)間引入與頻率相關(guān)的校正。

最后，圖14示出了用于確定故障位置的方法的實(shí)施例的示意性流程圖。在此，虛線上方的方法步驟在第一導(dǎo)線端部11a上的裝置15a中進(jìn)行，虛線下方的方法步驟在第二導(dǎo)線端部11b上的裝置15b中進(jìn)行(參見(jiàn)圖1)。

使用兩個(gè)導(dǎo)線端部上的裝置15a、15b，在步驟120a和120b中分別測(cè)量局部電流和電壓，且產(chǎn)生相應(yīng)的電流和電壓測(cè)量值。此測(cè)量值作為導(dǎo)線11的電流和電壓信號(hào)的采樣值存在。所采集的電流和電壓測(cè)量值的示例在圖4中可見(jiàn)。

為了僅采集各電流和電壓測(cè)量值的高頻瞬態(tài)成分(行波)，在步驟121a和121b中分別進(jìn)行濾波(例如通過(guò)帶通濾波器)。通過(guò)選擇例如帶通濾波器的角頻率，可使此方法與變換器13a、13b和14a、14b的特征匹配。如果這些變換器僅提供中等帶寬，例如僅直至10khz的帶寬，則濾波器必須將信號(hào)的帶寬限制為變換器的帶寬。根據(jù)所使用的變換器的相位誤差，可以以略微較低的測(cè)量精確性進(jìn)行計(jì)算。如果變換器可提供例如直至500khz的較高的帶寬，則應(yīng)相應(yīng)地確定濾波器的大小。

在步驟121a、121b中生成如在圖5中示例地示出的濾波后的電流和電壓值。合適的濾波器的示例的傳遞特性在圖3中示出。

此外被證明有利的是，用于對(duì)電流和電壓測(cè)量值進(jìn)行濾波的濾波器的濾波器特性對(duì)測(cè)量變換器13和14具有測(cè)量誤差的頻率成分進(jìn)行衰減。

在步驟122a和122b中分別通過(guò)變換(例如clark變換)對(duì)各行波進(jìn)行處理，例如以將與相位相關(guān)的成分解耦。在此，生成如在圖6中示例地示出的變換后的電流和電壓值。

為僅在需要時(shí)、即在故障情況中啟動(dòng)故障定位方法，和/或?yàn)檎_地定位用于評(píng)估的測(cè)量窗，還可在每側(cè)分別在步驟123a和123b中確定瞬態(tài)躍遷，所述躍遷例如用作測(cè)量窗定位的觸發(fā)器。測(cè)量窗的長(zhǎng)度應(yīng)優(yōu)選地至少為在所選擇的模態(tài)分量?jī)?nèi)的行波的傳播時(shí)間的二倍。躍遷識(shí)別可關(guān)于變換后的或?yàn)V波后的電流和電壓值或還關(guān)于原始的電流和電壓測(cè)量值進(jìn)行。

如果隨后的評(píng)估要在頻域內(nèi)進(jìn)行，則在步驟124a和124b中進(jìn)行變換后的電流和電壓值到頻域內(nèi)的轉(zhuǎn)換。這優(yōu)選通過(guò)快速傅里葉變換(fft)或離散傅里葉變換(dft)進(jìn)行。

此外，在存在損失的導(dǎo)線的情況中，在此可對(duì)行波波形進(jìn)行與頻率相關(guān)的校正(參見(jiàn)方程(47))。這在步驟126a和126b中提供。

如通過(guò)步驟124a和124b的方框之間的箭頭所示出的，在裝置15a和15b之間交換在頻域內(nèi)得到的值(參見(jiàn)圖1)。這通過(guò)通信連接16進(jìn)行。

裝置15a和15b然后在步驟125a和125b中使用自己的值和來(lái)自相應(yīng)的另一個(gè)導(dǎo)線端部的值，通過(guò)如上所述的模式識(shí)別分別進(jìn)行故障位置搜尋。在此在步驟125a和125b中例如可根據(jù)方程(43)或(46)處理目標(biāo)函數(shù)。如果評(píng)估在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行，則作為替代可在時(shí)域內(nèi)交換數(shù)據(jù)且根據(jù)方程(41)和(45)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。如上所述，在此在兩個(gè)導(dǎo)線端部上搜尋行波的波形的盡可能的重疊。由此得到時(shí)間差τ，所述時(shí)間差τ根據(jù)方程(34)給出故障位置x。

然后在步驟127中輸出所確定的故障位置。根據(jù)圖14，這在共同的輸出步驟中進(jìn)行。作為替代，兩個(gè)裝置15a和15b中的每個(gè)也可分開(kāi)地進(jìn)行輸出。

裝置15a和15b通常具有計(jì)算裝置，在所述計(jì)算裝置中執(zhí)行步驟120a/b至127。在此，其例如可以是微處理器，所述微處理器訪問(wèn)處于相應(yīng)的裝置的存儲(chǔ)器內(nèi)的相應(yīng)的裝置軟件。替代地，其也可以是具有硬件特定編程的計(jì)算部件，例如asic或fpga。

在圖1和圖14中示出了用于確定故障位置的系統(tǒng)，其中故障位置利用分別處于導(dǎo)線端部11a和11b上的兩個(gè)裝置15a和15b確定。替代地也可提供中央裝置，從導(dǎo)線端部將電流和電壓測(cè)量值提供到所述中央裝置。

雖然前面在細(xì)節(jié)上通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)圖示和描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例，且可由專業(yè)人員導(dǎo)出另外的變體，而不脫離所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。