輸電線路雙端故障測距系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領域，尤其涉及一種輸電線路雙端故障測距系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)建設等，高壓輸電線路不斷增多，而由于輸電走廊途徑地區(qū) 的氣候和地形條件等因素的影響，輸電線路是電力系統(tǒng)中易于發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，及時找出 故障位置、排除故障能有效提高系統(tǒng)的供電可靠性，同時對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行有 重要作用。國內外學者對故障測距技術進行了廣泛的研究，提出了多種原理方法，其中雙端 量法測距技術同時利用故障線路兩端的電氣量實現(xiàn)故障定位，不受故障類型和過渡電阻等 因素的影響，具有很高精度。
[0003] 現(xiàn)有的雙端故障測距算法主要有兩種，一種是不需要雙端數(shù)據(jù)同步的算法，不過 利用不同步數(shù)據(jù)的時域算法會受到算法過程中產生誤差的影響，算法復雜；另一種是利用 同步數(shù)據(jù)的計算方法，但是依賴基于GPS采樣裝置的嚴格數(shù)據(jù)同步。
[0004] 實際應用中，一些線路尚未安裝GPS裝置或者GPS裝置時鐘同步失效等問題都會 引起雙端數(shù)據(jù)的不同步采樣，都將影響測距方法的精度。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明提供一種輸電線路雙端故障測距系統(tǒng)，無需GPS裝置即可實現(xiàn)輸電線路雙 端故障測距系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明實施例采用如下技術方案：
[0007] -種輸電線路雙端故障測距系統(tǒng)，包括高頻數(shù)據(jù)采集模塊、工頻數(shù)據(jù)采集模塊、控 制邏輯電路模塊、A/D轉換模塊、計算機裝置；
[0008] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集高頻數(shù)據(jù)；
[0009] 所述低頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集低頻數(shù)據(jù)；
[0010] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊和所述工頻數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集受到控制邏輯電路 模塊的同步控制，保證采集數(shù)據(jù)的同時性；
[0011] A/D轉換模塊，用于對所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的高頻數(shù)據(jù)進行轉換，以及對所 述低頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的低頻數(shù)據(jù)進行轉換；
[0012] 計算機裝置，用于根據(jù)轉換后的數(shù)據(jù)進行故障測距。
[0013] 可選的，還包括：
[0014] 數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲所述A/D轉換模塊轉換后的數(shù)據(jù)。
[0015] 可選的，所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊包括：羅氏線圈、取樣電路；
[0016] 羅氏線圈對線路上的電流信號進行采樣，羅氏線圈連接信號取樣電路。
[0017] 可選的，所述取樣電路，用于將輸電線路行波信號按不同變比進行多路采集，取樣 電路的最小輸出電壓不超過A/D轉換模塊輸入電壓。
[0018] 可選的，所述計算機裝置包括濾波模塊、奇異點識別模塊、數(shù)據(jù)對時模塊、故障定 位模塊；
[0019] 所述濾波模塊、所述奇異點識別模塊及所述數(shù)據(jù)對時模塊，用于故障數(shù)據(jù)的準確 對時；
[0020] 所述故障定位模塊，用于進行故障定位。
[0021] 可選的，所述數(shù)據(jù)對時模炔基于Gabor原子庫的MP算法，具體包括：
[0022] 建立Gabor原子庫，Gabor原子由高斯窗函數(shù)經(jīng)過調制而成，高斯窗調制的Gabor 原子具有時頻分辨率和靈活的時頻積，能夠準確的捕捉信號的時頻細節(jié)，使用實數(shù)形式的 Gabor原子完成基展開，Gabor實數(shù)原子表達式為：
[0024] 式中，常數(shù)Ka為原子歸一化因子；定義
SgY(t)的索引，其中s為尺 度參數(shù)，u為位移因子，ω為頻率因子，φ為相位因子；
為高斯窗函數(shù)，定義 Γ = R+XR2X [0, 2 π ), a e Γ ；
[0025] 從原子庫中依照索引掃描找到本次迭代中與當前分析信號內積最大的原子，從當 前信號中抽出本次匹配最佳原子的能量，形成新的殘余信號，依此循環(huán)，每一步都從原子庫 中找出一個最優(yōu)原子來線性表出信號；
[0026] 進行N次迭代后，忽略殘余信號能量，s'（η)可以用下式表示：
[0028] 其中，滿足條件
[0030] 其中，s'（η)為信號總能量，R1s為第一次迭代的起始信號能量，Rms為第m次迭代 的信號能量，gam為原子庫中第m次抽取的最佳匹配原子，Rm+1s = Rms-〈Rms, gam>gam為第m 次迭代后將獲得的最佳匹配原子從殘余信號中抽取出去形成新的殘余信號，<Rms，g°m>為 與R ms內積最大的原子；
[0031] Gabor實數(shù)原子做傅立葉變換后得到

為中心，且其有效范圍與原子尺度s成反比。
[0034] 可選的，所述故障定位模塊進行計算，確定線路中故障點距測試單元安裝點的距 離，指導現(xiàn)場迅速查找故障點并有效消除；
[0035] 阻抗法電壓方程如下：
[0041] 其中，Z為線路單位長度的阻抗；Dmf為M端到故障點F的距離，CZw、L為厘端測 量到的電壓、電流；&為N端測量到的電流；Rf為故障點的過渡電阻；4為故障點的短路 電流。
[0042] 基于上述技術方案，本發(fā)明實施例對高頻數(shù)據(jù)進行轉換，以及對低頻數(shù)據(jù)進行轉 換，根據(jù)轉換后的數(shù)據(jù)進行故障測距，從而無需GPS裝置即可實現(xiàn)輸電線路雙端故障測距 系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0043] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0044] 圖1為本發(fā)明實施例的輸電線路雙端故障測距系統(tǒng)的結構示意圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明實施例的高頻數(shù)據(jù)采集模塊內部原理圖；
[0046] 圖3為本發(fā)明實施例的原子分解對信號處理后的時頻分布圖；
[0047] 圖4為本發(fā)明實施例的迭代獲得的各原子的參數(shù)量；
[0048] 圖5為本發(fā)明實施例的單相線路接地故障原理圖。
【具體實施方式】
[0049] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明 一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0050] 本發(fā)明實施例首先利用數(shù)據(jù)采集裝置分別獲得故障線路兩端的不同采樣頻率的 兩組數(shù)據(jù)，每側采樣點的兩組數(shù)據(jù)基于同一個時鐘，保證本側采樣數(shù)據(jù)的同時性，將兩側 的采集數(shù)據(jù)通過信道傳輸?shù)接嬎銠C裝置，再基于一種新的分析非線性、非平穩(wěn)信號的方 法--時頻原子算法對采集到的高頻雙端故障信號進行波頭識別，分析對時，將對時后的 低頻采樣同步數(shù)據(jù)作為基于同步數(shù)據(jù)的雙端測距算法的基礎數(shù)據(jù)進行計算，即可得出故障 點的準確位置。
[0051] 實施例1
[0052] 如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種輸電線路雙端故障測距系統(tǒng)，包括高頻數(shù)據(jù) 采集模塊、工頻數(shù)據(jù)采集模塊、控制邏輯電路模塊、A/D轉換模塊、計算機裝置；
[0053] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集高頻數(shù)據(jù)；
[0054] 所述低頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集低頻數(shù)據(jù)；
[0055] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊和所述工頻數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集受到控制邏輯電路 模塊的同步控制，保證采集數(shù)據(jù)的同時性；
[0056] A/D轉換模塊，用于對所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的高頻數(shù)據(jù)進行轉換，以及對所 述低頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的低頻數(shù)據(jù)進行轉換；
[0057] 計算機裝置，用于根據(jù)轉換后的數(shù)據(jù)進行故障測距。
[0058] 可選的，還包括：
[0059] 數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲所述A/D轉換模塊轉換后的數(shù)據(jù)。
[0060] 可選的，所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊包括：羅氏線圈、取樣電路；
[0061] 羅氏線圈對線路上的電流信號進行采樣，羅氏線圈連接信號取樣電路。
[0062] 可選的，所述取樣電路，用于將輸電線路行波信號按不同變比進行多路采集，取樣 電路的最小輸出電壓不超過A/D轉換模塊輸入電壓。
[0063] 可選的，所述計算機裝置包括濾波模塊、奇異點識別模塊、數(shù)據(jù)對時模塊、故障定 位模塊；
[0064] 所述濾波模塊、所述奇異點識別模塊及所述數(shù)據(jù)對時模塊，用于故障數(shù)據(jù)的準確 對時；
[0065] 所述故障定位模塊，用于進行故障定位。
[0066] 可選的，所述數(shù)據(jù)對時模炔基于Gabor原子庫的MP算法，具體包括：
[0067] 建立Gabor原子庫，Gabor原子由高斯窗函數(shù)經(jīng)過調制而成，高斯窗調制的Gabor 原子具有時頻分辨率和靈活的時頻積，能夠準確的捕捉信號的時頻細節(jié)，使用實數(shù)形式的 Gabor原子完成基展開，Gabor實數(shù)原子表達式為：
[0069] 式中，常數(shù)Ka為原子歸一化因子；定義Λ = 的為gY(t)的索引，其中s為尺 度參數(shù)，U為位移因子，ω為頻率因子，φ為相位因子；
為高斯窗函數(shù)，定義 Γ = R+XR2X [0, 2 π ), a e Γ ；
[0070] 從原子庫中依照索引掃描找到本次迭代中與當前分析信號內積最大的原子，從當 前信號中抽出本次匹配最佳原子的能量，形成新的殘余信號，依此循環(huán)，每一步都從原子庫 中找出一個最優(yōu)原子來線性表出信號；
[0071] 進行N次迭代后，忽略殘余信號能量，s'（η)可以用下式表示：
[0073] 其中，滿足條件
[0075] 其中，s'（η)為信號總能量，R1S為第一次迭代的起始信號能量，Rms為第m次迭代 的信號能量，g am為原子庫中第m次抽取的最佳匹配原子，Rm+1s = Rms-〈Rms, gam>gam為第m 次迭代后將獲得的最佳匹配原子從殘余信號中抽取出去形成新的殘余信號，<Rms，ga，為 與R ms內積最大的原子；
[0076] Gabor實數(shù)原子做傅立葉變換后得到

為中心，且其有效范圍與原子尺度s成反比。
[0079] 可選的，所述故障定位模塊進行計算，確定線路中故障點距測試單元安裝點的距 離，指導現(xiàn)場迅速查找故障點并有效消除；