给IED 102和104和/或分配于它们之间。数据通信信道108可以实现于各种介质内，并且可以利用 各种通信协议。例如，数据通信信道108可以利用物理介质(如同轴缆线、双绞线、光纤等)来 实施。进一步地，数据通信信道108可以利用通信协议(如以太网、S0NET、SDH等）以便通信数 据。根据一个特定实施例，通信信道108可以实施为64kbps双向通信信道。在进一步的实施 例中，数据通信信道108可以是利用任何合适的无线通信协议的无线通信信道(例如，无线 电通信信道）。
[0039]两端故障定位方法(本文中可以称为D型方法)可以使用在沿着线路长度和波传播 速度的两个终端处所捕捉的第一(前)行波之间的时间差来计算故障位置。线路终端处的测 量装置检测这些行波，并且使用公共时间基准(例如，IRIG-B或IEEE 1588)来对波的到达加 盖时间戳。在某些实施例中，使用等式1来计算到故障位置的距离(m)。 m - ? [L· -f (t：L - lR) j 等式 1 Δ 其中：tL是在L终端处的前波到达时间， tR是在R终端处的前波到达时间， v是波传播速度， L是线路长度。
[0040] 传统上，这些解决方案使用访问波到达时间并且估计故障位置的主站。近来，配备 有行波故障定位功能的线路继电器可以交换波到达时间、计算故障位置并且使得故障位置 在继电器处可用。使用D型方法的关键益处之一在于其简单性以及易于反射。
[0041] 图2A展示了梯格图200,示出了与本披露的某些实施例相一致的由故障所引起的 行波。在所展示的实施例中，故障位于距300英里(482.3km)长的线路上的第一终端50英里 (80.5km)处。由该故障所触发的初始波在时间TL 5Q到达终端L，并且在时间TR25Q到达终端R』 型方法可以使用TL5Q和TR 25Q来计算故障位置，同时忽略所有其他波。当期望时，剩余的波到 达可以用来改善初始故障位置结果。
[0042]图2B展示了图2A中所展示的故障的随时间电流行波202。如所展示的，后续行波的 振幅随着每次反射而减小。在终端L和终端R两者处所接收的数据样本的时间对准允许对来 自两个终端的波进行比较。
[0043]单端故障定位方法(在本文中还被称为A型故障定位方法)使用第一个到达的行波 与来自故障或远程终端的后续反射之间的时间差。A型方法不依赖于到远程终端的通信信 道。然而，挑战是标识和选择适当的反射。根据一些实施例，在当这些终端之一是打开的时 的永久故障上的事件进行再封闭期间计算故障位置时，A型方法可能是有用的。
[0044]图2B展示了来自在终端L处的故障的反射。后续波的极性、振幅和到达时间可以用 来对反射自该故障或反射自该远程终端的波进行标识并且计算故障位置。在L终端处，A型 方法可以使用在图2B中被标记为TL 5Q和TL15Q的点来计算故障位置，同时忽略其他波和反射。 在某些实施例中，可以使用等式2使用A型方法来计算到故障位置的距离(m)。
其中：U2是来自L终端处的故障的第一反射的到达时间； tu是来自L终端处的故障的初始波前的到达时间;并且 v是波传播速度。
[0045] 某些实施例可以进一步利用一种基于阻抗的方法来提供对故障位置的估计。术语 "基于阻抗的故障定位"是指使用电压、电流和线路阻抗的相矢量来确定故障位置的任何方 法。某些实施例可以利用具有接近电力系统基频的有用带宽的经带通滤波的信号。
[0046] 根据基于阻抗的方法对故障位置的估计可用来建立针对由故障定位系统所使用 的反射和/或测量结果的验证标准。单端基于阻抗的故障定位器从通过从一端看向线路内 所看到的表观阻抗来计算故障位置。如果已知正序和零序源阻抗ZdPZi，可以对故障的位置 进行估计和进一步改善。故障的估计位置可以被称为故障的"初始"位置，因为此初始估计 可以用于进一步的计算中以便更准确地确定故障的位置。这种进一步的计算可以在本质上 是迭代的。使用本地和远程测量结果的阻抗估计系统可以准确到在线路长度的几个百分比 之内（例如，大致0.5%至2%)。使用来自基于阻抗的方法的故障位置的估计，可以确定反射 自该故障的波与反射自该远程线路终端的波的大致间隔。
[0047]图2C展示了梯格图204,示出了与本披露的各个实施例相一致的在远程终端与本 地终端处来自在400km长传输线路上的故障事件的行波。假设3Xl〇V/s的传播速度，通过 基于阻抗的算法定位在400km线路上50km处的故障将导致初始前波与可以使用等式3进行 计算的来自故障的第一合法反射之间的时滞。
[0048]进一步地，已知线路为400km长，有可能获得针对反射自远程终端的第一波的延迟 时间估计。关于故障发生的时刻，来自远程终端的第一反射将为每等式4。
如图2C中所展示的，本地继电器生成夫于第一个到达的波的测量结果，因为50km的距 离，其大致小了166.6ys。使用等式4所确定的估计可以提供一个窗口，在该窗口内，可以预 期在初始前波之后的反射的波。此估计可以进一步用来验证基于阻抗的结果与由TWFL装置 所记录的关键反射的位置之间的一致性。另外，假设基于阻抗的故障定位器的3%的误差， 所期望的故障位置是50±0.03*400,从而故障估计在38km与62km之间。基于333微秒的预期 值，将3%的误差范围应用到初始波的到达与来自故障的第一反射之间的预期时间产生了 253微秒与413微秒之间的窗口。同样，可以进一步细化反射自远程终端的波应该在2，460毫 秒与2,540毫秒之间到达，其中，预期值为发生之后2,500毫秒。使用基于阻抗的方法，故障 定位系统可以建立针对来自故障以及其他线路终端的合法反射的时间窗口。从而，这些时 间窗口可以是基于基于阻抗的方法所建立的验证标准。来自故障的第二反射应该在第一反 射之后另一个333毫秒之后到达（即，在本示例中，在初始波达到之后833.3-166.6 = 666毫 秒)。
[0049] 如等式2中所阐述的，确定在其中预期行波的一个或多个窗口可以允许故障定位 系统拒绝来自相邻总线以及其他不连续点的反射并且应用单端方法。如果使用基于阻抗的 故障定位所建立的时间窗口没有包含具有相当大的振幅和一致极性的波，那么与本披露相 一致的实施例可以避免使用单端方式并且将不会报告具有可能较大误差的故障位置。这种 实施例可以建议操作者使用其他技术来定位故障，而非遵循来自TWFL装置的不正确指示而 投入资源。此外，使用基于阻抗的故障定位方法所建立的时间窗口可以针对如下面所描述 的测量结果中的分散和噪声效应来进行调整。
[0050] 如果这些窗口包含多个反射，可以通过使用数字优化技术来获得附加的TWFL估计 细化(例如，可以使用最小二乘优化算法)来最大化(或最小化)期望的目标函数。一个这种 函数(适用于这两端中的每一端）可以例如是与已知线路长度和线路行进时间（U)最佳匹 配的到故障行进时间（t f)，其可以使用等式5来表示。 max(x(t)2+x(t+2 X tf )2+x(t+4 X tf )2+x(t+tL-2 X tf+tL)2) 等式 5
[0051] 可以执行类似的优化，搜索tf和U(2参数搜索），其中，基于阻抗的结果和标称线路 长度用作搜索的起始点。搜索样本时刻x(t)可以被选择为第一波峰的到达时刻或围绕该波 峰的有限数量的样本的平方和。例如，t可以跨越从第一波峰之前10ys到该波峰之后50ys的 所有数据点。可以选择所使用的点的数量以与获取行波故障位置数据的装置的已知脉冲响 应相匹配。当期望子采样分辨率时，可以使用插值方法来估计更加精细定位的样本值。
[0052] 可以进一步使用校正方法来增强优化算法搜索。还可以使用附加的优化参数(超 出所描述的2个;tf和t L)和任意数量的预期反射点（超出3个反射到达）。这种优化和校正可 以独立于这两个终端中的每个终端而执行;或者在中心位置处与对来自两个终端的数据进 行访问共同地执行。非线性优化方法可以类似地用来改善单端行波故障定位系统的精确 度。分散补偿(下面进一步进行描述)还可以用来进一步改善非线性优化结果。
[0053] 利用来自两个终端的信息的故障定位系统可以提供一种稳健的方法，这种方法可 能不需要依赖于对存在于任何给定线路终端处的多个波反射进行分析。使用来自两个终端 的信息的故障定位系统可以使用由在每个线路终端处的IH)所生成的时间戳。这些IED可以 使用公共时间基准和精确时间基准（如GPS或如综合通信光学网（ICON?)装置等地面系 统(可从华盛顿州普尔曼市施瓦哲工程实验( SEL)获得)所提供的时间信号）来生成信号时 间。
[0054] 使用来自两个或更多个终端的信息的故障定位系统可以得益于（除其他项外）： (1)可靠地通信以及（2)在不同位置处所接收的准确打时间戳的测量结果。在某些环境下， 由于GPS时钟和天线的问题、糟糕的天气情况、GPS欺骗或拥塞而可能无法得到精确定时。通 信信道可能由于光纤线缆或通信装置的问题或任何其他网络中断(如不在维护的服务条件 下）而丢失。无法在这两个线路终端中的任一个线路终端处使用精确时间或者无法进行通 信都可能导致双端方法不可用。同时，每个TWFL装置监测定时和通信两者的可用性和质量。 在检测到这两种赋能技术中的任一种中的问题时，与本披露相一致的故障检测系统可能能 够回退到单端TWFL方法(即，取代等式1来使用等式2)中。
[0055] 单端TWFL方法具有其自身的挑战，这可能是由于解决如先前所描述的多反射(参 见图1)，但是不一定需要多个TWFL装置之间的绝对定时或者该多个TWFL装置之间的通信。 TWFL装置的内部时钟可能足够精确以提供线路终端的反射之间的正确定时信息。这些时间 可能不一定被任何公共时基所引用，所以单端方法可以在不考虑任何外部时间信号的情况 下起作用。这种单端方法可以由基于阻抗的方法所支持以便协助解决多反射的问题而不需 要使用来自远程终端的测量结果。
[0056] 图3A展示了与本披露的某些实施例相一致的在内部故障事件期间在线路终端处 所捕捉到的行波302。图3B展示了用来捕捉图3A的波形的模拟滤波器的阶跃响应304。将图 3A与图3B进行比较，实际故障生成具有显著失真的信号，这可能增大打时间戳操作的困难。 在波沿着线路行进时该波的分散(线性斜坡而非阶跃）、屏蔽线撞击时间、来自线路不连续 点的反射、次级线圈中的振动、传输线路的接地线电路中的回闪事件和振荡是失真源中的 一些。根据某些实施例，使用带通模拟滤波器可能产生如图3B中所示出的波形等波形，可以 对其进行分析以便确定次级电流波的到达。
[0057] 可以使用阈值来测量图3B中所展示的行波的到达时间；然而，检测图3A中所展示 的行波的到达时间可能会更加复杂，因为阈值可能会使检测时间依赖于波幅。如图3A中的 波形所展示那样，基于阈值检测行波的系统可能会引入某些误差(可能会超过若干微秒）， 即使使用样本之间的插值。
[0058]图4展示了与本披露的某些实施例相一致的可用来确定故障事件的三个