專利名稱：一種高壓電力線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法。
背景技術(shù)：
行波法用于高壓電カ線纜故障測距時(shí)，由于其測距精度和穩(wěn)定性不受過渡電阻及牽引負(fù)荷特點(diǎn)等造成的影響。并且由于行波的波速度較為穩(wěn)定，使得行波測距法的測距精度可以得到保證，有可能消除線路測距中的多種偶然誤差，真正得到 故障定位穩(wěn)定而精確的結(jié)果。因此，行波測距法在故障測距領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。行波測距法利用故障反射行波與初始行波的時(shí)刻差乘以波速確定故障點(diǎn)距離，因此對于行波波頭到達(dá)時(shí)刻的準(zhǔn)確判定也是進(jìn)行行波故障測距定位的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上情況，本發(fā)明的目的是提出一種采用新型行波波頭自動(dòng)定位，有效提高行波波頭到達(dá)時(shí)刻定位精度，減小測距誤差的高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法。本發(fā)明的技術(shù)方案它包括故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法、故障反射行波波頭位置的確定、建立行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫和故障點(diǎn)距離的計(jì)算，提取初始行波起始點(diǎn)特征值，利用波形相似性判定條件求取各故障反射行波起始點(diǎn)。進(jìn)ー步故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法按照以下步驟進(jìn)行
第一歩是對于故障行波波形測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，根據(jù)頻譜分析的結(jié)果，逐一提取能量值較大的頻率段進(jìn)行濾波，根據(jù)濾波結(jié)果選擇需要提取的行波信號(hào)頻率值；
第二步是根據(jù)頻譜分析和濾波算法確定好的參數(shù)設(shè)定小波變換的重構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行小波變換；
第三步是提取其模極大值，構(gòu)建模極大值點(diǎn)的波形；
第四步是對于構(gòu)建的模極大值點(diǎn)波形進(jìn)行求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算，有效濾除掉行波信號(hào)中的干擾成分；
第五步是確定初始行波信號(hào)起始點(diǎn)；
第六步是提取初始行波起始點(diǎn)特征值，利用波形相似性判定條件求取各故障反射行波波頭位置。第七步是根據(jù)初始行波信號(hào)起始點(diǎn)位置與故障反射行波波頭位置計(jì)算得到故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差。進(jìn)ー步故障反射行波波頭位置的確定利用了故障行波波頭與初始行波波頭形狀的相似性來確定波頭到達(dá)時(shí)刻，首先提取初始行波起始點(diǎn)的特征值作為判定條件，根據(jù)實(shí)際情況可選擇多個(gè)特征值，然后提取初始行波信號(hào)以后每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值，當(dāng)某ー個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)特征值與初始行波起始點(diǎn)特征值相符合時(shí)，判定為故障行波波頭。進(jìn)ー步建立行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫是在不同溫度、濕度和天氣狀況下，測試線路正常供電時(shí)的行波信號(hào)，根據(jù)所述的故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法，確定線路末端反射行波波頭與初始行波信號(hào)波頭到達(dá)時(shí)刻差，然后利用已知線路距離除以線路末端反射行波波頭與初始行波信號(hào)波頭到達(dá)時(shí)刻差，得到不同溫度、濕度和天氣狀況下的行波波速，構(gòu)建行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。進(jìn)ー步故障點(diǎn)距離的計(jì)算在進(jìn)行實(shí)際測量吋，首先根據(jù)所述的故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法，計(jì)算得到故障反射行波波頭與初始行波波頭 到達(dá)時(shí)刻差，然后根據(jù)測量時(shí)的溫度、濕度和天氣狀況條件自動(dòng)匹配標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)條件下的行波波速值，以消除溫度、濕度和天氣狀況引起的行波波速改變對于測距定位精度的影響，最后將故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差乘以行波波速，即得到故障點(diǎn)的距離。進(jìn)ー步所述的行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的建立方法是在多種溫度、濕度和天氣狀況下，采用行波傳感器拾取線路正常合閘時(shí)經(jīng)過行波傳感器的初始信號(hào)和線路末端反射回來的行波信號(hào)，經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換后傳輸給PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，在PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)上依次采用頻譜分析、小波分析、模極大值點(diǎn)法、求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算、相似性算法對行波信號(hào)進(jìn)行處理，獲取線路末端反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差Λ t，根據(jù)已知線路長度S，可以得到不同溫度、濕度和天氣狀況下的行波波速V，記錄下溫度、濕度和天氣狀況值作為選擇行波波速V時(shí)的判定條件，從而構(gòu)建針對具體線路的行波波速標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。進(jìn)ー步所述的特征值是指以下四種特征值定義中的ー種或多種
(1)自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往后數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與往后數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始起往后數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果；
(2)此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往后數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果；
(3)自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往后數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果；
(4)此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與自數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果。進(jìn)ー步所述的天氣狀況為天氣狀況分為小雨、中雨、大雨、霧、大霧、陰、睛和多云的天氣狀況，分別用數(shù)字1、2、3、，4、5、6、7和8來表示天氣狀況值，每個(gè)數(shù)字對應(yīng)ー種天氣狀況。進(jìn)ー步所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法包括以下步驟
(I)行波信號(hào)的拾取和模數(shù)轉(zhuǎn)換
行波信號(hào)的拾取采用電流或電壓傳感器實(shí)現(xiàn)，對電流和電壓傳感器拾取的線路故障行波信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，傳輸給PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)；
(2)行波的頻譜分析
對于轉(zhuǎn)換后的行波信號(hào)，首先利用快速傅里葉變換對故障行波波形進(jìn)行頻譜分析，獲取行波信號(hào)能量譜圖，根據(jù)能量譜圖上的能量值對應(yīng)的頻率值，利用FIR濾波技術(shù)進(jìn)行濾波，觀察不同頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)，以確定故障行波主頻譜成份；
(3)小波分析
根據(jù)上述頻譜分析結(jié)果，選用小波分析算法來對故障行波信號(hào)進(jìn)行處理，選取行波主頻譜成份頻率段的信號(hào)進(jìn)行后續(xù)分析；
(4)模極大值點(diǎn)法
對于經(jīng)小波或小波包分析處理后的波形數(shù)據(jù)，求取其模極大值點(diǎn)構(gòu)建模極大值點(diǎn)波
形，
(5)求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算
為進(jìn)ー步濾除波形上變化較慢的采樣點(diǎn)，對于模極大值點(diǎn)構(gòu)建的波形進(jìn)行求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算，使得故障反射行波在波形圖上的突變特性表現(xiàn)的更加明顯；
(6)相似性算法
對于實(shí)施了上述步驟所獲取的數(shù)據(jù)波形，確定初始行波起始點(diǎn)，利用初始行波起始點(diǎn)特征值構(gòu)建相似性判定條件，對整體故障行波數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描匹配，自動(dòng)確定故障反射行波波頭位置，計(jì)算出故障反射行波波頭與初始行波波頭的時(shí)刻差Λ t ；
(7)故障點(diǎn)距離的計(jì)算
自動(dòng)測距定位時(shí)，通過監(jiān)測測試時(shí)的溫度、濕度和天氣狀況條件，利用軟件自動(dòng)匹配標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)參數(shù)條件下的波速數(shù)據(jù)^利用此波速數(shù)據(jù)乘以故障反射行波波頭與初始行波波頭時(shí)刻差，得到故障距離S= Λ t · V ;
本發(fā)明首先使用特殊行波信號(hào)傳感器拾取電カ線路故障時(shí)的行波信號(hào)，將此行波信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)；然后依次采用FFT方法、FIR濾波方法、小波分析、小波包分析法、模極大值法、求導(dǎo)算法，對行波測試數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，消除干擾行波的影響。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)初始行波和故障反射行波波頭特征的相似性設(shè)計(jì)相似性算法，準(zhǔn)確獲取初始行波波頭和故障反射行波波頭到達(dá)時(shí)刻差，結(jié)合對行波波速的分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。整個(gè)過程無需人工參與，自動(dòng)完成對故障點(diǎn)的測距定位。


圖I是本發(fā)明高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法工作流程圖。圖2是本發(fā)明測試數(shù)據(jù)的分析過程。圖3是本發(fā)明行波波頭定位算法工作流程。圖4是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)波形圖。圖5是本發(fā)明現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)頻譜分析結(jié)果。圖6是本發(fā)明IOKHz 300KHZ帶通濾波器濾波結(jié)果。圖7是本發(fā)明300KHZ 900KHZ帶通濾波器濾波結(jié)果。
、
圖8是本發(fā)明600KHZ 900KHZ帶通濾波器濾波結(jié)果。圖9是本發(fā)明IMHz 2MHz帶通濾波器濾波結(jié)果。
圖10是本發(fā)明2MHz 3MHz帶通濾波器濾波結(jié)果。圖11是本發(fā)明3MHz 4MHz帶通濾波器濾波結(jié)果。圖12是本發(fā)明4MHz飛MHz帶通濾波器濾波結(jié)果。圖13是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，O)層波形效果圖。圖14是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，I)層波形效果圖。圖15是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，2)層波形效果圖。圖16是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，3)層波形效果圖。 圖17是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，4)層波形效果圖。圖18是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，5)層波形效果圖。圖19是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，6)層波形效果圖。圖20是本發(fā)明現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解(3，7)層波形效果圖。圖21是本發(fā)明自動(dòng)定位算法數(shù)據(jù)分析波形圖。圖22是本發(fā)明自動(dòng)定位算法計(jì)算故障行波與起始行波波頭時(shí)刻差。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過下面的實(shí)施例可以對本發(fā)明作進(jìn)ー步的描述，然而，本發(fā)明的范圍并不限于下述實(shí)施例。實(shí)施例I :
如圖I所示首先利用行波傳感器拾取線路故障時(shí)的電流/電壓行波信號(hào)，行波測試信號(hào)經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換后，輸入到PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)中以備后續(xù)的算法分析；
算法分析首先對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析和FIR濾波，根據(jù)分析結(jié)果確定有效行波信號(hào)頻率值，在此基礎(chǔ)上采用多種算法對行波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，求取經(jīng)處理后數(shù)據(jù)波形初始行波起始點(diǎn)特征值，根據(jù)此特征值定位故障行波波頭起始點(diǎn)，最后將經(jīng)處理后數(shù)據(jù)定位的行波波頭起始點(diǎn)投影到原始數(shù)據(jù)的相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)上，由于采樣頻率已知，則可根據(jù)初始信號(hào)波頭與故障行波波頭坐標(biāo)差計(jì)算得到兩者時(shí)刻差；
利用上述故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法，分析不同溫度、濕度、天氣狀況下線路正常供電時(shí)末端的反射行波信號(hào)，得到末端反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差，在已知線路距離的情況下，計(jì)算得到不同參數(shù)條件下的行波波速，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫；
在進(jìn)行實(shí)際線路故障測量時(shí)，根據(jù)測試時(shí)的溫度、濕度、天氣狀況值自動(dòng)匹配對應(yīng)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)波速，此標(biāo)準(zhǔn)波速乘以時(shí)刻差即可得到故障點(diǎn)的準(zhǔn)確距離。如圖2所示首先利用FFT技術(shù)對于測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，分析能量比較集中的幾個(gè)頻率區(qū)間，然后利用FIR濾波技術(shù)設(shè)計(jì)帶通濾波器提取能量比較集中的幾個(gè)頻率區(qū)間的波形，通過對波形的觀察確定最能反映行波信號(hào)特征的頻率區(qū)間，在此基礎(chǔ)上，利用小波變換法進(jìn)行信號(hào)的分解和重構(gòu)，提取重構(gòu)后信號(hào)的模極大值點(diǎn)，再進(jìn)行求導(dǎo)運(yùn)算，將求導(dǎo)運(yùn)算后的波形數(shù)據(jù)送入行波波頭定位算法程序進(jìn)行行波波頭的識(shí)別與定位。如圖3所示對于處理后的波形數(shù)據(jù)，確定初始行波起始點(diǎn)，利用初始行波起始點(diǎn)特征值構(gòu)建相似性判定條件，對整體故障行波數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描匹配，最終確定故障反射行波起始點(diǎn)位置。
如圖4至圖22所示為利用行波定位算法對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的具體步驟與效果示例。如圖4所示為現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)波形圖，如圖所示，行波波形夾雜較多噪聲信號(hào)和干擾信號(hào)，不便于對于行波波頭起始點(diǎn)的自動(dòng)檢測定位。如圖5所示主要基于FFT原理，對于原始測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，可得到如圖5所示的頻譜分析結(jié)果，其中橫坐標(biāo)表示頻率值，單位Hz,縱坐標(biāo)表示能量密度。如圖6至12所示為采用FIR濾波算法提取原始現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)不同頻段的信號(hào)波形的結(jié)果。如圖13至20所示為現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)小波包分解效果圖。對比圖13至20中波形可以看出，采用小波分解時(shí)，所有的低頻分量部分仍保留了大量的噪聲信息，且頻率越低，噪聲信號(hào)與諧波分量幅值越大，而細(xì)節(jié)分量部分波形較好的反映了行波信號(hào)突變性的特征，
隨著頻率的増加，細(xì)節(jié)部分波形較好的濾除了行波信號(hào)引起的振蕩干擾。采用小波包分解更為明顯的反應(yīng)了這ー特征，在小波包分解的高頻段，如(3，6)層在保持較高信號(hào)幅值的條件下，有效的濾除了噪聲信號(hào)，行波波頭的突變特性明顯。另ー方面，進(jìn)行小波分解吋，近似分量與細(xì)節(jié)分量各層橫坐標(biāo)的值與原始信號(hào)相同，進(jìn)行小波包分解時(shí)，各層橫坐標(biāo)的值根據(jù)分解層次η呈2n次方減少，因此，在采用小波包分解確定行波信號(hào)突變點(diǎn)后，需在突變點(diǎn)的坐標(biāo)值上乘以相應(yīng)的系數(shù)?；谝陨戏治?，在實(shí)際的行波測距算法設(shè)計(jì)中，根據(jù)頻譜分析結(jié)果確定有效頻率范圍后設(shè)計(jì)算法，自動(dòng)選擇小波分解或小波包分解的某一層次進(jìn)行后續(xù)行波波頭到達(dá)時(shí)刻的檢測。如圖21，圖22所示為自動(dòng)定位算法對南倉變電站現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對于經(jīng)小波或小波包分析處理后波形數(shù)據(jù)，求取其模極大值點(diǎn)構(gòu)建經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的行波波形，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算。經(jīng)過這一過程后，行波信號(hào)中的干擾成分可有效去除掉，示例如圖21所示。對于所獲得數(shù)據(jù)，提取初始行波起始點(diǎn)，利用初始行波起始點(diǎn)特征值構(gòu)建相似性判定條件，對整體故障行波數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描匹配，最終確定故障反射行波起始點(diǎn)位置。初始行波信號(hào)起始點(diǎn)的確定過程具體為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集時(shí)設(shè)定一定的采集延時(shí)，延時(shí)數(shù)據(jù)包含采集系統(tǒng)硬件電路自身的噪聲，取噪聲最大值設(shè)為Umise ;由X=O時(shí)開
始，比較行波信號(hào)fafcs (X)與噪聲信號(hào)的值；當(dāng)fabs (n) >unoise時(shí)，確定此時(shí)點(diǎn)η為初始行波
起始點(diǎn)。這是相似性判定條件確定的第一歩，確定了初始行波起始點(diǎn)后再計(jì)算初始行波起始點(diǎn)的特征值，初始行波起始點(diǎn)的特征值就是相似性判定條件。提取初始行波起始點(diǎn)的特征值作為判定條件，根據(jù)實(shí)際情況選擇四個(gè)特征值，如
權(quán)利要求
1.一種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，它包括初始行波波頭與故障行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法、故障反射行波波頭位置的確定、建立行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫和故障點(diǎn)距離的計(jì)算，其特征是提取初始行波起始點(diǎn)特征值，利用波形相似性判定條件求取各故障反射行波起始點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法按照以下步驟進(jìn)行 第一歩是對于故障行波波形測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，根據(jù)頻譜分析的結(jié)果，逐一提取能量值較大的頻率段進(jìn)行濾波，根據(jù)濾波結(jié)果選擇需要提取的行波信號(hào)頻率值； 第二步是根據(jù)頻譜分析和濾波算法確定好的參數(shù)設(shè)定小波變換的重構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行小波變換； 第三步是提取其模極大值，構(gòu)建模極大值點(diǎn)的波形； 第四步是對于構(gòu)建的模極大值點(diǎn)波形進(jìn)行求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算，有效濾除掉行波信號(hào)中的干擾成分； 第五步是確定初始行波信號(hào)起始點(diǎn)； 第六步是提取初始行波起始點(diǎn)特征值，利用波形相似性判定條件求取各故障反射行波波頭位置。
3.第七步是根據(jù)初始行波信號(hào)起始點(diǎn)位置與故障反射行波波頭位置計(jì)算得到故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是故障反射行波波頭位置的確定利用了故障行波波頭與初始行波波頭形狀的相似性來確定波頭到達(dá)時(shí)刻，首先提取初始行波起始點(diǎn)的特征值作為判定條件，根據(jù)實(shí)際情況可選擇多個(gè)特征值，然后提取初始行波信號(hào)以后每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值，當(dāng)某一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)特征值與初始行波起始點(diǎn)特征值相符合時(shí)，判定為故障行波波頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是建立行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫是在不同溫度、濕度和天氣狀況下，測試線路正常供電時(shí)的行波信號(hào)，根據(jù)所述的故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法，確定線路末端反射行波波頭與初始行波信號(hào)波頭到達(dá)時(shí)刻差，然后利用已知線路距離除以線路末端反射行波波頭與初始行波信號(hào)波頭到達(dá)時(shí)刻差，得到不同溫度、濕度和天氣狀況下的行波波速，構(gòu)建行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是故障點(diǎn)距離的計(jì)算在進(jìn)行實(shí)際測量吋，首先根據(jù)所述的故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法，計(jì)算得到故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差，然后根據(jù)測量時(shí)的溫度、濕度和天氣狀況條件自動(dòng)匹配標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)條件下的行波波速值，以消除溫度、濕度和天氣狀況引起的行波波速改變對于測距定位精度的影響，最后將故障反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差乘以行波波速，即得到故障點(diǎn)的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是所述的行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的建立方法是在多種溫度、濕度和天氣狀況下，采用行波傳感器拾取線路正常合閘時(shí)經(jīng)過行波傳感器的初始信號(hào)和線路末端反射回來的行波信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，在PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)上依次采用頻譜分析、小波分析、模極大值點(diǎn)法、求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算、相似性算法對行波信號(hào)進(jìn)行處理，獲取線路末端反射行波波頭與初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻差Λ t，根據(jù)已知線路長度S，可以得到不同溫度、濕度和天氣狀況下的行波波速V，記錄下溫度、濕度和天氣狀況值作為選擇行波波速V時(shí)的判定條件，從而構(gòu)建針對具體線路的行波波速標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是所述的特征值是指以下四種特征值定義中的ー種或多種 (1)自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往后數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與往后數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始起往后數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果； (2)此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往后數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果； (3)自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往后數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果； (4)此數(shù)據(jù)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差除以自此數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值與自數(shù)據(jù)點(diǎn)開始往前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)的行波信號(hào)幅值之差所得的結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是所述的天氣狀況為天氣狀況分為小雨、中雨、大雨、霧、大霧、陰、睛和多云的天氣狀況，分別用數(shù)字1、2、3、，4、5、6、7和8來表示天氣狀況值，每個(gè)數(shù)字對應(yīng)ー種天氣狀況。
10.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是包括以下步驟 (1)行波信號(hào)的拾取和模數(shù)轉(zhuǎn)換 行波信號(hào)的拾取采用電流或電壓傳感器實(shí)現(xiàn)，對電流和電壓傳感器拾取的線路故障行波信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，傳輸給PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)； (2)行波的頻譜分析 對于轉(zhuǎn)換后的行波信號(hào)，首先利用快速傅里葉變換對故障行波波形進(jìn)行頻譜分析，獲取行波信號(hào)能量譜圖，根據(jù)能量譜圖上的能量值對應(yīng)的頻率值，利用FIR濾波技術(shù)進(jìn)行濾波，觀察不同頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)，以確定故障行波主頻譜成份； (3)小波分析 根據(jù)上述頻譜分析結(jié)果，選用小波分析算法來對故障行波信號(hào)進(jìn)行處理，選取行波主頻譜成份頻率段的信號(hào)進(jìn)行后續(xù)分析； (4)模極大值點(diǎn)法 對于經(jīng)小波或小波包分析處理后的波形數(shù)據(jù)，求取其模極大值點(diǎn)構(gòu)建模極大值點(diǎn)波形， (5)求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算 為進(jìn)ー步濾除波形上變化較慢的采樣點(diǎn)，對于模極大值點(diǎn)構(gòu)建的波形進(jìn)行求導(dǎo)和絕對值運(yùn)算，使得故障反射行波在波形圖上的突變特性表現(xiàn)的更加明顯；(6)相似性算法 對于實(shí)施了上述步驟所獲取的數(shù)據(jù)波形，確定初始行波起始點(diǎn)，利用初始行波起始點(diǎn)特征值構(gòu)建相似性判定條件，對整體故障行波數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描匹配，自動(dòng)確定故障反射行波波頭位置，計(jì)算出故障反射行波波頭與初始行波波頭的時(shí)刻差Λ t ； (7)故障點(diǎn)距離的計(jì)算 自動(dòng)測距定位時(shí)，通過監(jiān)測測試時(shí)的溫度、濕度和天氣狀況條件，利用軟件自動(dòng)匹配標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)參數(shù)條件下的波速數(shù)據(jù)^利用此波速數(shù)據(jù)乘以故障反射行波波頭與初始行波波頭時(shí)刻差，得到故障距離S= Λ t · V ; 根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是初始行波信號(hào)起始點(diǎn)的確定過程具體為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集時(shí)設(shè)定一定的采集延吋，延時(shí)數(shù)據(jù)包含采集系統(tǒng)硬件電路自身的噪聲，取噪聲最大值設(shè)為Untjise ;由x=0時(shí)開始，比較行波信號(hào)Us (X)與噪聲信號(hào)的值；當(dāng)fabs (n unoise時(shí)，確定此時(shí)點(diǎn)η為初始行波起始點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的ー種高壓電カ線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是提取初始行波起始點(diǎn)的特征值作為判定條件，根據(jù)實(shí)際情況選擇四個(gè)特征值，如
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓電力線路行波測距用故障點(diǎn)自動(dòng)定位方法，它包括初始行波波頭與故障行波波頭到達(dá)時(shí)刻差的確定方法、故障反射行波波頭位置的確定、建立行波波速的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫和故障點(diǎn)距離的計(jì)算，其特征是提取初始行波起始點(diǎn)特征值，利用波形相似性判定條件求取各故障反射行波起始點(diǎn)。本發(fā)明拾取電力線路故障時(shí)的行波信號(hào),將此行波信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)；然后依次采用FFT方法、FIR濾波方法、小波分析、小波包分析法、模極大值法、求導(dǎo)算法，對行波測試數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，消除干擾行波的影響。在此基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確獲取初始行波波頭和故障反射行波波頭到達(dá)時(shí)刻，結(jié)合對行波波速的分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。
文檔編號(hào)G01R31/11GK102680860SQ20121018699
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者仇亞軍, 何浩華, 吳仲郞, 周書民, 張達(dá)響, 汪志成, 董曉峰, 鮑廷義 申請人:東華理工大學(xué)