配电网是电力系统直接对接终端用户的核心环节，其运行稳定性直接关系到供电可靠性与用户用电体验。由于配网线路分布范围广、沿途地理环境复杂，受自然灾害、外力破坏、设备老化等因素影响，故障发生概率远高于输电网，快速精准的故障定位与预警是缩短停电时间、降低故障损失的关键技术手段。近年来，行波故障定位技术凭借其响应速度快、定位精度高的优势，在配网故障处理中得到了越来越广泛的应用，行波信号采集作为整个定位流程的前端基础环节，其采集精度直接决定了后续故障点计算的准确性，深入分析采集环节的各类误差来源，对优化装置性能、提升定位精度有着重要的理论与实践价值。

一、前端传感器本身的固有误差

行波信号采集的第一步是通过传感器将线路上的暂态行波信号转化为可被装置识别的电信号，传感器本身的特性参数直接决定了初始信号的误差水平，是基础的误差来源。

1.1 频率响应特性偏差

配网故障产生的行波信号属于宽频暂态信号，其有效频率分量通常覆盖几千赫兹到数百千赫兹区间，不同传感器的幅频响应与相频响应特性存在明显差异。多数常用的电流互感器、电压互感器对工频稳态信号的测量精度较高，但对高频行波分量的增益会随着频率升高发生衰减，部分劣质传感器在频率超过100kHz后增益衰减幅度可超过30%，同时相移也会随频率升高逐渐增大，导致采集到的行波波形发生畸变，行波波头到达时间的提取出现偏差。配网行波故障预警与定位装置所采用的传感器如果频率响应范围无法覆盖行波有效分量，就会在源头上引入不可忽视的采集误差。

1.2 传感器安装与耦合误差

不同安装方式的传感器耦合效率存在明显差异，例如罗氏线圈传感器如果安装时与线路轴心偏移，或者穿心式传感器的开合处存在接触间隙，都会导致耦合到的行波信号幅值降低、波形失真。对于安装在杆塔接地引下线上的接地电流型行波传感器，线路杆塔的接地电阻波动会改变行波信号的分流比例，当接地电阻偏大时，流过传感器的行波分量减小，信噪比降低，容易导致波头识别错误。此外，部分传感器采用非接触式耦合，与线路之间的杂散电容会随环境温度、湿度变化发生漂移，进而改变耦合信号的相位与幅值，引入动态误差。

1.3 传感器的零漂与温漂误差

半导体传感器的电子元件特性会随环境温度变化发生漂移，零点漂移是很多低成本传感器普遍存在的问题。当环境温度在-20℃到60℃之间波动时，部分传感器的零点输出漂移幅度可达到满量程的2%以上，对于幅值较小的远端故障行波信号来说，零漂会直接淹没有效行波分量，或者导致波头起始位置误判。此外，传感器长时间运行后，元件老化也会导致特性参数发生偏移，增益和零点逐渐偏离出厂标定值，引入缓慢变化的累积误差。

二、信号调理环节引入的误差

传感器输出的行波信号通常幅值较小、干扰分量较多，需要经过放大、滤波、阻抗匹配等调理环节后才能送入模数转换模块，这个过程也会引入多类误差。

2.1 放大电路的非线性误差

行波信号的幅值波动范围很大，近端故障的行波幅值可以达到数伏，而远端高阻故障的行波幅值可能只有毫伏级，放大电路需要对宽范围输入信号保持线性增益。但实际放大电路都存在一定的非线性度，对于大信号可能出现饱和削峰，对于小信号增益不足，导致采集到的波形幅值比例失真，影响波头陡度的识别。此外，放大电路的噪声也会叠加在有效信号上，降低信号信噪比，当噪声幅度接近行波波头的变化幅度时，就会导致波头到达时刻的提取误差。

2.2 滤波环节的波形畸变误差

为了抑制配网中的工频干扰和高频噪声，采集电路通常会设计带通滤波环节，滤波电路的截止频率设置直接影响行波信号的完整性。如果滤波电路的带宽设置过窄，会滤除行波波头包含的高频分量，导致原本陡峭的波头变得平缓，波头到达时间的提取精度下降；如果带宽设置过宽，则会引入大量环境噪声，同样会干扰波头识别。此外，滤波电路本身的相移特性会对不同频率分量产生不同的相位延迟，导致行波波形发生相位畸变，改变波头的实际位置，引入时间误差。

2.3 阻抗匹配误差

传感器输出阻抗与调理电路输入阻抗如果不匹配，会导致行波信号发生反射，叠加在原信号上形成虚假的波形波动，容易被误判为二次波头。尤其是高频行波分量对阻抗匹配的敏感度更高， mismatched阻抗会导致高频分量的幅值衰减，同时产生反射畸变，改变原始波形的形状。在长距离传输的采集系统中，传输线的阻抗不匹配还会引发多次反射，形成多重虚假波头，严重干扰后续的故障定位计算。

三、模数转换环节的量化与同步误差

经过调理的模拟行波信号需要通过模数转换器（ADC）转化为数字信号才能被装置处理，模数转换环节的误差主要来自量化误差与同步误差两个方面。

3.1 量化误差与采样率不足误差

ADC的量化位数决定了信号量化的精度，n位ADC的量化误差最大为1个量化单位，也就是满量程的1/2n。如果ADC的量化位数较低，例如采用8位ADC，量化误差会达到满量程的0.2%左右，对于幅值较小的行波信号来说，相对误差会大幅升高，导致波形细节丢失。同时，采样率是决定行波采集精度的关键参数，根据奈奎斯特采样定理，采样率需要至少达到信号最高频率的2倍才能无失真还原信号，而实际行波定位中需要准确识别波头的到达时间，采样率通常需要达到最高频率的5~10倍。如果采样率不足，行波的陡峭波头会被离散化多个阶梯，无法准确确定波头的起始点，引入时间误差，当采样率为10MHz时，理论上时间误差可达100ns，对应行波定位误差可达15米左右，采样率越低，这个误差就越大。

3.2 多采集单元的同步误差

目前主流的行波定位方法多采用双端或者多端定位法，需要多个分布在不同位置的采集单元同时采集行波信号，通过计算行波到达不同单元的时间差计算故障位置，因此多个采集单元之间的时间同步精度直接决定了定位误差。现有同步方式多采用GPS或者北斗卫星授时，授时精度通常在几十纳秒到几百纳秒不等，如果授时模块受到遮挡或者干扰，同步误差会增大到微秒级，对应定位误差可达数百米。此外，每个采集单元的信号传输延迟存在差异，如果没有进行校准，也会引入固定的同步偏差，多个采集单元的延迟差会直接转化为时间差误差，反映为故障定位的误差。

3.3 ADC孔径误差

模数转换需要一定的孔径时间来完成信号的采样保持，在孔径时间内如果信号发生变化，就会引入孔径误差。行波信号的波头变化速率很快，短时间内的信号幅值变化很大，孔径时间越长，孔径误差就越大。对于上升时间只有几微秒的行波波头，如果ADC的孔径时间达到100ns，就会引入可观的幅值误差，进而影响波头位置的准确识别。高速ADC虽然孔径时间短，可以降低孔径误差，但成本较高，很多低成本装置采用低速ADC，孔径误差问题更加突出。

四、外界环境与电磁干扰引入的误差

配网采集装置通常安装在户外杆塔、开关柜等恶劣环境中，外界环境与电磁干扰会对采集信号造成明显影响，引入多种误差。

4.1 电磁干扰误差

配网周围存在大量的电磁干扰源，例如开关操作产生的暂态干扰、雷击感应干扰、邻近高压线路的工频干扰、无线电通信干扰等，这些干扰会通过耦合方式叠加在行波信号上，改变原始波形的形状。当干扰脉冲出现在真实行波波头附近时，会导致波头识别算法误将干扰脉冲判定为行波波头，或者掩盖真实波头的起始位置，引入时间误差。强烈的电磁干扰还可能导致采集电路出现饱和，使信号长时间无法恢复正常，丢失有效行波信息。

4.2 环境温度与湿度变化引入的误差

采集电路的电子元件参数会随环境温度变化发生漂移，电阻、电容的标称值都会随温度变化偏离设计值，进而改变放大电路的增益、滤波电路的截止频率，导致信号调理特性发生变化，引入误差。环境湿度过高会导致电路板绝缘性能下降，漏电流增大，引入基线漂移，对于高阻抗的采集电路来说，湿度变化的影响更加明显，甚至会导致采集信号出现异常波动，无法准确识别行波。

4.3 线路运行状态变化引入的误差

配网线路的运行参数会随负荷变化、投切操作发生改变，线路的波阻抗会随线路温度变化发生小幅波动，同时母线的对地电容也会影响行波的传播特性，这些变化会改变行波传感器的耦合系数，导致采集到的行波信号幅值和相位发生变化，引入误差。此外，配网系统存在大量分支线路，行波在分支点会发生折射和反射，反射波会叠加在入射波上，改变原始波头的形状，导致波头到达时间提取错误，这种误差在分支较多的城区配网中尤为常见。

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