基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于輸電線路雙端行波故障測距的基于輸 電線路故障行波波頭識別及提取的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路在發(fā)生接地或短路故障時，除了產(chǎn)生低頻暫態(tài)分量外，還產(chǎn)生高頻暫態(tài) 行波，其包含著豐富的故障信息，是可以用來進(jìn)行故障和接地特征分析的。當(dāng)輸電線路發(fā)生 故障時，準(zhǔn)確的測距方法對迅速排除故障和及時恢復(fù)供電具有非常重要的現(xiàn)實意義。
[0003] 雙端行波故障測距方法基于故障距離與故障行波從故障點傳輸?shù)絻啥藱z測點的 時間成正比的原理，測距結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于測量故障行波到達(dá)兩端測量點的時間的準(zhǔn)確 性，因此提高故障行波到達(dá)測量點時間的精確性對測距結(jié)果有至關(guān)重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于輸電線路雙端行波故障測距的 基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的方法。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的，一種基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的 裝置，包括分別安裝在輸電線路兩端的行波檢測裝置，所述行波檢測裝置內(nèi)設(shè)置有GPS時 鐘同步裝置以及用于傳遞波頭數(shù)據(jù)的通訊裝置；所述通訊裝置與一主站通訊連接。
[0006] 本發(fā)明還公開了一種基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的方法，包括以下步 驟：
[0007] (1).當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，兩端的行波檢測裝置分別檢測并記錄各相電壓行波 數(shù)據(jù)，對行波數(shù)據(jù)分析處理后自動識別行波波頭有效特征點、提取波頭有效數(shù)據(jù)，并將波頭 有效數(shù)據(jù)發(fā)送給主站；
[0008] (2).主站接收到匹配線路兩端的波頭有效數(shù)據(jù)后，同步故障行波到達(dá)線路兩端的 時間，再根據(jù)線路總長與線路上行波波速計算出故障點的精確位置。
[0009] 作為一種優(yōu)選方式，所述自動識別行波波頭有效特征點、提取波頭有效數(shù)據(jù)的實 施步驟為：
[0010] (1).線路發(fā)生故障時，產(chǎn)生的電壓行波信號由故障點向兩端傳播，檢測裝置被觸 發(fā)記錄保存故障行波數(shù)據(jù)與時鐘數(shù)據(jù)；
[0011] (2).利用小波變換對故障行波數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，自適應(yīng)濾波后取模極值，以小波變 換尺度、分辨率為依據(jù)，根據(jù)長度系數(shù)與間隔系數(shù)識別出若干波頭，利用強(qiáng)度系數(shù)與峰值系 數(shù)提取各波頭內(nèi)極大小值及其位置等有效特征點，將行波數(shù)據(jù)提取壓縮成為波頭數(shù)據(jù)組；
[0013] 其中W表示提取出的波頭，N表示波頭數(shù)，P表示數(shù)據(jù)所在位置，X為模極值，Ls。表 示為以小波變換尺度與分辨率為參量的長度系數(shù)，m為間隔系數(shù)，S表示為樣本數(shù)；
[0014] (3).波頭有效數(shù)據(jù)包含以下信息：始端、尾端、起始值、極性值、正負(fù)極大值、正負(fù) 次極大值位置及其模值，其中正負(fù)起始值分別通過下式獲得；
[0015]abs (x (i))*fv> abs (xmax), i G Sw
[0016]其中3￥表于該波頭內(nèi)樣本數(shù)，匕表示峰值系數(shù)，1_表示樣本最大值。正負(fù)次極大 值分別通過下式獲得；
[0018] 其中fp表示峰值系數(shù)。
[0019] 作為一種優(yōu)選方式，所述計算出故障點的精確位置的方法為，根據(jù)雙端測距原理， 利用故障行波到達(dá)兩端時間、波速、線路全長計算故障點到兩端的距離：
[0021] 其中分別表示A端、B端到故障點的距離以及AB端線路全長，V為行波 波速，1、\分別表示故障行波到達(dá)A、B端的時間，即匹配得到的同步后的絕對時間。
[0022] 作為一種優(yōu)選方式，對于輸電線路上短時間內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次故障的情況，在完成 第一次匹配之后對后續(xù)波頭的再次匹配，從而實現(xiàn)一次測量而自動識別及測距兩次故障。
[0023] 本發(fā)明通過對故障相電壓數(shù)據(jù)的小波變換、自適應(yīng)濾波等處理得到電壓行波數(shù) 據(jù)，依據(jù)小波變換的尺度、分辨率參數(shù)自動識別行波波頭特征點，提取行波波頭有效數(shù)據(jù) 組，用于匹配及計算行波到達(dá)測量點時間，從而提高輸電線路故障測距的準(zhǔn)確性，仿真及試 驗表明此方法切實有效；同時如對于短時間內(nèi)連續(xù)兩次故障，本發(fā)明還可以實現(xiàn)一次測量 而自動識別及測距兩次故障。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實施例行波檢測裝置的電路原理圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實施例中用于自動匹配的兩端行波波頭數(shù)據(jù)的波形圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028] -種基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的裝置，包括分別安裝在輸電線路兩 端的行波檢測裝置，所述行波檢測裝置內(nèi)設(shè)置有GPS時鐘同步裝置以及用于傳遞波頭數(shù)據(jù) 的通訊裝置；所述通訊裝置與一主站通訊連接。
[0029] 這種基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的方法包括以下步驟：
[0030] (1).當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，兩端的行波檢測裝置分別檢測并記錄各相電壓行波 數(shù)據(jù)，對行波數(shù)據(jù)分析處理后自動識別行波波頭有效特征點、提取波頭有效數(shù)據(jù)，并將波頭 有效數(shù)據(jù)發(fā)送給主站；
[0031] (2).主站接收到匹配線路兩端的波頭有效數(shù)據(jù)后，同步故障行波到達(dá)線路兩端的 時間，再根據(jù)線路總長與線路上行波波速計算出故障點的精確位置。
[0032] 本實施例的基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的方法，在前面技術(shù)方案的基 礎(chǔ)上具體還可以是，自動識別行波波頭有效特征點、提取波頭有效數(shù)據(jù)的實施步驟為：
[0033] (1).線路發(fā)生故障時，產(chǎn)生的電壓行波信號由故障點向兩端傳播，檢測裝置被觸 發(fā)記錄保存故障行波數(shù)據(jù)與時鐘數(shù)據(jù)；
[0034] (2).利用小波變換對故障行波數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，自適應(yīng)濾波后取模極值，以小波變 換尺度、分辨率為依據(jù)，根據(jù)長度系數(shù)與間隔系數(shù)識別出若干波頭，利用強(qiáng)度系數(shù)與峰值系 數(shù)提取各波頭內(nèi)極大小值及其位置等有效特征點，將行波數(shù)據(jù)提取壓縮成為波頭數(shù)據(jù)組；
[0036] 其中W表示提取出的波頭，N表示波頭數(shù)，P表示數(shù)據(jù)所在位置，x為模極值，L s。表 示為以小波變換尺度與分辨率為參量的長度系數(shù)，m為間隔系數(shù)，S表示為樣本數(shù)；
[0037] (3).波頭有效數(shù)據(jù)包含以下信息：始端、尾端、起始值、極性值、正負(fù)極大值、正負(fù) 次極大值位置及其模值，其中正負(fù)起始值分別通過下式獲得；
[0038] abs (x (i)) *fv> abs (x max , i G Sw
[0039] 其中3￥表于該波頭內(nèi)樣本數(shù)，匕表示峰值系數(shù)，乂_表示樣本最大值。正負(fù)次極大 值分別通過下式獲得；
[0041]其中fp表示峰值系數(shù)。
[0042]本實施例的基于輸電線路故障行波波頭識別及提取的方法，在前面技術(shù)方案的