一種高壓線路故障定位方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓線路故障定位方法與系統(tǒng)，獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)，將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位置與極性，根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間，根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速，根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間，根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置，結(jié)合小波變換與奇異值分解，可以精確地定位高壓線路上的故障距離。
【專利說明】
一種高壓線路故障定位方法與系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線故障檢測定位領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓線路故障定位方法與 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，我國建立特高壓輸電工程，其輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行是電力安全及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn) 行的基石，但由于我國特高壓和超高壓輸電線路分布范圍較廣，穿越的地形較復(fù)雜，運(yùn)行環(huán) 境又相當(dāng)惡劣，因此故障發(fā)生較多。并且，瞬時(shí)性故障造成局部絕緣損傷一般沒有明顯痕 跡，給故障點(diǎn)的定位帶來極大困難。若能在線路故障后迅速地把故障點(diǎn)定位，及時(shí)修復(fù)線路 意義重大。（參見王海波，郭衛(wèi)東，劉利則.架空輸電線路的故障測距方法研究[J].科技創(chuàng)新 與應(yīng)用，2015,14:130.)。
[0003] 近些年，輸電線路的故障測距是研究熱點(diǎn)，但由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，影響因 素很多，仍未能提出對輸電線路精確故障測距方法，不能精確地定位高壓線路故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高壓線路故障定位方法與系統(tǒng)，可以 精確地定位高壓線路故障。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高壓線路故障定位方法，包括：
[0006] 獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)；
[0007] 將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位 置與極性；
[0008] 根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間；
[0009] 根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速；
[0010] 根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間；
[0011] 根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置。
[0012] 優(yōu)選地，根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置后還包括：
[0013] 通過對所述故障區(qū)間進(jìn)行二次小波變換判別故障類型為雷擊故障或非雷擊故障。
[0014] 優(yōu)選地，將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的 奇異點(diǎn)位置與極性包括：
[0015] 將所述三相數(shù)據(jù)特征波兩端數(shù)據(jù)去除，得到中間數(shù)據(jù)，對所述中間數(shù)據(jù)進(jìn)行小波 變換，得到三相小波數(shù)據(jù)；
[0016] 分別找出所述三相小波數(shù)據(jù)中模的極大值和極性；
[0017] 將所述三相小波數(shù)據(jù)中非故障檢測點(diǎn)的特征波對應(yīng)的模去除，得到處理后的波；
[0018] 在所述處理后的波中找到最值點(diǎn)對應(yīng)的初步位置；
[0019] 確定所述三相小波數(shù)據(jù)中模的極大值中的最大值對應(yīng)的目標(biāo)相；
[0020] 根據(jù)所述目標(biāo)相數(shù)據(jù)和對應(yīng)的所述初步位置得到鄰域起始位置和鄰域終止位置， 根據(jù)所述鄰域起始位置和所述鄰域終止位置確定第一鄰域；
[0021]將所述目標(biāo)相中第一鄰域的數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值分解，得到奇異點(diǎn)位置。
[0022 ]優(yōu)選地，根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間包括：
[0023]找出所述奇異點(diǎn)位置內(nèi)的最小值點(diǎn)，判斷所述最小值點(diǎn)為第幾檢測點(diǎn)；
[0024]當(dāng)所述最小值點(diǎn)為第一檢測點(diǎn)，則判斷所述第一檢測點(diǎn)極性與第二檢測點(diǎn)極性是 否相同，如果是，則確定故障區(qū)域?yàn)椹枀^(qū)，否則確定故障區(qū)域?yàn)?區(qū)；
[0025] 當(dāng)所述最小值點(diǎn)不是第一檢測點(diǎn)，則判斷最小值點(diǎn)對應(yīng)的檢測點(diǎn)極性與最小值點(diǎn) 對應(yīng)的檢測點(diǎn)的前一檢測點(diǎn)極性是否相同，如果是，則確定故障區(qū)域?yàn)樗銎娈慄c(diǎn)位置區(qū) 域，否則確定故障區(qū)域?yàn)槠娈慄c(diǎn)位置前一檢測點(diǎn)區(qū)域。
[0026] 優(yōu)選地，根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速包括：
[0027]判斷有效檢測點(diǎn)個(gè)數(shù)是否為2個(gè)；
[0028]當(dāng)有效檢測點(diǎn)個(gè)數(shù)大于2個(gè)時(shí)，判斷故障區(qū)間是否為2區(qū)之前的區(qū)域，如果是則根 據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間、檢測點(diǎn)1位置和檢測 點(diǎn)2位置計(jì)算行波波速，否則根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端 點(diǎn)的時(shí)間、故障區(qū)域第一端點(diǎn)位置和故障區(qū)域第二端點(diǎn)位置計(jì)算行波波速；
[0029]當(dāng)有效檢測點(diǎn)位置為2個(gè)時(shí)，判斷故障區(qū)間是否為1區(qū)，如果是則根據(jù)行波到故障 區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間和檢測點(diǎn)1位置計(jì)算行波波速，否則 根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間、檢測點(diǎn)1位置和檢 測點(diǎn)2位置計(jì)算行波波速。
[0030] 優(yōu)選地，根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間包括：
[0031] 判斷故障區(qū)域?yàn)?區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域；
[0032] 當(dāng)故障區(qū)域?yàn)?區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，取出所有不為0的相數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行 小波變換，找出前兩個(gè)奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間；
[0033] 當(dāng)故障區(qū)域既不為0區(qū)也不為所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，直接計(jì)算故障的相對時(shí)間。
[0034] 優(yōu)選地，根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置包括：
[0035] 判斷故障區(qū)域?yàn)?區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域；
[0036] 當(dāng)故障區(qū)域?yàn)?區(qū)時(shí)，根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二 端點(diǎn)的時(shí)間和行波波速計(jì)算故障點(diǎn)的位置；
[0037] 當(dāng)所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū) 域第二端點(diǎn)的時(shí)間、行波波速和線路總長計(jì)算故障點(diǎn)的位置；
[0038] 當(dāng)故障區(qū)域既不為0區(qū)也不為所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，根據(jù)行波到故障區(qū)域第一 端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間、行波波速、故障區(qū)域第一端點(diǎn)距離和故障區(qū) 域第二端點(diǎn)距離計(jì)算故障點(diǎn)的位置。
[0039] 優(yōu)選地，通過對所述故障區(qū)間進(jìn)行二次小波變換判別故障類型為雷擊故障或非雷 擊故障包括：
[0040] 將所述最大值對應(yīng)的目標(biāo)相在所述第一鄰域的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，得到第一次小 波變換后數(shù)據(jù)，找出所述第一次小波變換后數(shù)據(jù)的第一最值與對應(yīng)的位置；
[0041] 根據(jù)所述第一鄰域確定第二鄰域，將所述第一次小波變換后數(shù)據(jù)在所述第二鄰域 的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，得到第二次小波變換后數(shù)據(jù)，找出所述第二次小波變換后的數(shù)據(jù)的 第二最值；
[0042] 在所述第二次小波變換后數(shù)據(jù)中，找出比所述第一最值的十分之一大的目標(biāo)值， 對應(yīng)目標(biāo)位置以及目標(biāo)個(gè)數(shù)；
[0043] 判斷所述目標(biāo)個(gè)數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值，如果是，則確定故障類型為雷擊故障，否則 判斷所述目標(biāo)位置是否為震蕩，如果是，則確定故障類型為雷擊故障，否則確定故障類型為 非雷擊故障。
[0044] 優(yōu)選地，當(dāng)故障類型為雷擊故障時(shí)，還包括：
[0045] 判斷雷擊故障類型，所述雷擊故障類型包括雷電反擊故障和雷電繞機(jī)故障。
[0046] 本發(fā)明還提供了一種高壓線路故障定位系統(tǒng)，包括：
[0047] 故障數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)；
[0048]小波變換模塊，用于將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所 述檢測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位置與極性；
[0049 ]故障區(qū)間確定模塊，用于根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間；
[0050] 波速確定模塊，用于根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速；
[0051] 相對時(shí)間確定模塊，用于根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間；
[0052] 故障點(diǎn)位置確定模塊，用于根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn) 位置。
[0053] 應(yīng)用本發(fā)明提供的一種高壓線路故障定位方法與系統(tǒng)，獲取目標(biāo)高壓線路上各檢 測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)，將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的 奇異點(diǎn)位置與極性，根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間，根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí) 的行波波速，根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間，根據(jù)所述行波波速和 所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置，結(jié)合小波變換與奇異值分解，可以精確地定位高壓 線路上的故障距離。
【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0055] 圖1為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的流程圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的線路檢測點(diǎn)安裝設(shè)計(jì)圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的故障區(qū)間判定流程圖；
[0058] 圖4為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的實(shí)時(shí)行波波速計(jì)算流程圖； [0059]圖5為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的故障相對時(shí)間計(jì)算流程圖； [0060]圖6為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的PSCAD非雷擊仿真模型圖；
[0061] 圖7為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的檢測點(diǎn)1中A相短路故障 PSCAD仿真原始波形圖；
[0062] 圖8為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的檢測點(diǎn)1中A相短路故障經(jīng)過 小波變換處理結(jié)果圖；
[0063] 圖9為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的PSCAD雷擊仿真模型圖；
[0064] 圖10為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的檢測點(diǎn)1中A相雷擊故障 PSCAD仿真原始波形圖；
[0065] 圖11為本發(fā)明一種高壓線路故障定位方法實(shí)施例一的檢測點(diǎn)1中A相雷擊故障經(jīng) 過小波變換處理結(jié)果圖；
[0066] 圖12為本發(fā)明一種高壓線路故障定位系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0068] 實(shí)施例一：
[0069] 本發(fā)明提供了一種高壓線路故障定位方法，圖1示出了本發(fā)明高壓線路故障定位 方法實(shí)施例的流程圖，包括：
[0070] 步驟S101:獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)；
[0071] 高壓線路上安裝有多個(gè)檢測點(diǎn)，如圖2所示，圖中紅色的圈表示檢測點(diǎn)。A，B，C表示 三相交流輸電線，Ldecl，Ldec2…LdecN-1，LdecN為各檢測點(diǎn)位置，首先獲取目標(biāo)高壓線路 上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)，如電流值或電壓值。
[0072]步驟S102:將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn) 的奇異點(diǎn)位置與極性；
[0073] 小波變換法是根據(jù)行波信號在小波變換下的極大值實(shí)現(xiàn)故障測距的一種方法。小 波變換法的主要特點(diǎn)在于它能夠同時(shí)在時(shí)域和頻域考察行波信號的變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)精確故 障測距。
[0074] 將高壓線上檢測點(diǎn)的三相數(shù)據(jù)S(A)、S(B)、S(C)進(jìn)行小波變換找到初步的奇異值 點(diǎn)位置。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：
[0075] 步驟B1:將特征波兩端數(shù)數(shù)據(jù)去除，選取中間數(shù)據(jù)。然后對中間數(shù)據(jù)實(shí)行小波變 換，得到三相小波數(shù)據(jù)X(A)，X(B)，X(C);
[0076] 步驟B2:找出三相小波數(shù)據(jù)X(A)，X(B)，X(C)中模極大值Max(A)，Max(B)，Max(C)， 及極性 P(A)，P(B)，P(C);
[0077]步驟B3:將步驟B1中經(jīng)過小波變換的數(shù)據(jù)中非故障點(diǎn)的波所產(chǎn)生的模值去除，我 們采用可以浮動(dòng)的閾值。因此，在算法中我們?nèi)〔襟EB2中模極大值的8%，以消除反射波和 其他不相干波的影響；
[0078] 步驟B4:在步驟B3處理過的波中，找最值點(diǎn)的位置Pos it (A)，Posi t (B)，Posi t (C)， 即為本算法中初步得到的故障點(diǎn)位置；
[0079] 小波變換原理如下：
[0080]設(shè)W(t)eL 2(R)(L 2(R)表示平方可積的實(shí)數(shù)空間，即能量有限的信號空間），其 傅立葉變換為W (t)。當(dāng)W (t)滿足條件：
[0082]時(shí)，我們稱W(t)為一個(gè)基本小波或母小波，將母小波函數(shù)W(t)經(jīng)伸縮和平移后， 就可以得到一個(gè)小波序列：
[0084]其中a為伸縮因子，b為平移因子。
[0085]對于任意的函數(shù)f(t)eL 2(R)的連續(xù)小波變換為：
[0087]其逆變換為：
[0089] 小波變換的時(shí)頻窗是可以由伸縮因子a和平移因子b來調(diào)節(jié)的，平移因子b可以改 變窗口在相平面時(shí)間軸上的位置，而伸縮因子b的大小不僅能影響窗口在頻率軸上的位置， 還能改變窗口的形狀。小波變換對不同的頻率在時(shí)域上的取樣步長是可調(diào)節(jié)的，在低頻時(shí)， 小波變換的時(shí)間分辨率較低，頻率分辨率較高:在高頻時(shí)，小波變換的時(shí)間分辨率較高，而 頻率分辨率較低。因此，在本發(fā)明中選取了具有較高抗噪性能，分辨率較好的三次B樣條小 波。
[0090] 步驟B5:在B2算出的模極大值Max (A)，Max (B)，Max (C)中，找出最大值，選取該相數(shù) 據(jù)X，及對應(yīng)位置N，用作下一步計(jì)算。
[0091 ]步驟B6:在X數(shù)據(jù)的N處取出適當(dāng)?shù)泥徲颍徲蜻x擇公式：
[0092]鄰域起始位置：
[0093] x = NX(l-0.1)；(5)
[0094] 鄰域終止位置：
[0095] y=X+(L-N) X0.5；(6)
[0096]其中，L為三相數(shù)據(jù)長度，選取鄰域?yàn)椋篬x，y ]。
[0097]步驟B7:將X中[x，y]個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值分解運(yùn)算，包括如下步驟：
[0098]構(gòu)造Hankel矩陣。將X=(x(l)，x(2)，? ? ?，x(N))構(gòu)造如下：
[0100] 其中 l〈n〈N。
[0101] 對上述A矩陣進(jìn)行奇異值分解得到D(x,y)，理論原理如下：
[0102] 設(shè)A是秩為r(r>0)的mXn復(fù)矩陣，則存在m階酉矩陣U與n階酉矩陣V，使得 〇
[0103] U^AV^ =A 1° ( 7 )
[0104] 其中 2 =diag(〇1，〇2, ? ? ?，〇r)，〇i(i = l，2, ? ? ?，r)為矩陣A的全部非零奇異值。
[0105] 由①式可得 〇]
[0106] 4 =奴 乃 FH = + cr為V】1 + ??? + crr?,'v,H (8)
[0107] 由上述（7)，（8)可以得出：對于一個(gè)實(shí)矩陣六三儼><%必定存在正交矩陣1]=(111， U2,，，Um)ERmXm和，，Vn)ERnXn，使得
[0108] A = USVT0(9) ^diag (ct, , C7,,..., C7"), 0) , m)n
[0109] 成立，其中 、 SERmXn，〇為零矩陣， p = min(m， ((hag l^cr,, cr, , O), /??{/? n)，且... 2〇1^0，（1 = 1，2，，4)稱為矩陣厶的奇異值.此過程稱之為奇異值分解 (SVD)〇
[0110]將SVD應(yīng)用于信號處理的關(guān)鍵是如何利用信號序列構(gòu)造出合適的矩陣A。利用一維 信號來構(gòu)造矩陣，一般有兩種方法，一種是通過對信號的連續(xù)截?cái)鄟順?gòu)造矩陣，另一種是利 用信號構(gòu)造一個(gè)重構(gòu)吸引子矩陣。在一般利用SVD進(jìn)行信號處理的文獻(xiàn)中，大都著重于從實(shí) 用出發(fā)，利用SVD實(shí)現(xiàn)對信號的一種分解，并基于這種分解解決某種特定問題，而未具體從 SVD的性質(zhì)出發(fā)討論其信號分解特性。鑒于此，本發(fā)明中采用Hankel矩陣來構(gòu)造矩陣A，它們 都是一種由分量信號的簡單線性疊加來構(gòu)成原始信號的分解過程，具有零相位偏移特性。
[0111] 在D(x,y)找出奇異點(diǎn)的位置，該奇異點(diǎn)在整個(gè)數(shù)據(jù)中的位置N為：
[0112] N = A^U )+x-l (9)
[0113] 步驟S103:根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間；
[0114] 將步驟B2中獲得的極性？以），？(8)，？(〇，進(jìn)行故障區(qū)間判別。如圖3所示：
[0115] 找出N中奇異值位置最小點(diǎn)n，即為故障行波最快傳達(dá)的檢測點(diǎn)。若n=l，即最小點(diǎn) 在第一個(gè)檢測點(diǎn)出獲得。然后取出第一個(gè)位置的極性!^及第二個(gè)位置極性 P2的極性進(jìn)行比 較。若極性相同，即為0區(qū)域故障;若極性不同，及為1區(qū)域故障。若n矣1，即最小點(diǎn)不在第一 個(gè)檢測點(diǎn)出獲得。則取位置n處的極性?"及位置n-1處的極性Ph進(jìn)行極性比較，若不相同則 為N-1區(qū)域故障;反之，為N區(qū)域故障。
[0116] 步驟S104:根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速；
[0117] 如圖4所示，判斷有效檢測點(diǎn)個(gè)數(shù)是否為2個(gè)；
[0118] 當(dāng)有效檢測點(diǎn)個(gè)數(shù)大于2個(gè)時(shí)，判斷故障區(qū)間是否為2區(qū)之前的區(qū)域，如果是則根 據(jù)公式1計(jì)算行波波速，否則根據(jù)公式1計(jì)算行波波速；
[0119] 當(dāng)有效檢測點(diǎn)位置為2個(gè)時(shí)，判斷故障區(qū)間是否為1區(qū)，如果是則根據(jù)公式3計(jì)算行 波波速，否則根據(jù)公式4計(jì)算行波波速，公式如下：
[0120] 公式 1:
[0121] 公式 2:
[0122] 公式 3:
[0123] 公式 4:
[0124] T1為行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間，T2為行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間。
[0125] 步驟S105:根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間；
[0126] 如圖5所示，判斷故障區(qū)域?yàn)?區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域；
[0127] 當(dāng)故障區(qū)域?yàn)?區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，取出所有不為0的相數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行 小波變換，找出前兩個(gè)奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間；
[0128] 當(dāng)故障區(qū)域既不為0區(qū)也不為所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，直接計(jì)算故障的相對時(shí)間。
[0129] 步驟S106:根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置。
[0130] 若故障在0區(qū)域，則故障距離：
[0132] 若故障在1區(qū)域至n-1區(qū)域，則故障距離：
[0134] 若故障在n區(qū)域，則故障距離：
[0136] 公式（10 )、（11)和（12)公式中L代表線路總長，T代表相對時(shí)間，V代表行波實(shí)時(shí)波 速，根據(jù)計(jì)算出的L(x)則可以定位故障檢測點(diǎn)在線路上的位置。
[0137] 本實(shí)施例中步驟S106后還可包括：
[0138] 通過對所述故障區(qū)間進(jìn)行二次小波變換判別故障類型為雷擊故障或非雷擊故障。
[0139] 為了能夠準(zhǔn)確無誤的區(qū)分雷擊故障與短路故障，引入新的算法二次小波變換判別 故障類型：
[0140] 將步驟B6中得到的X在[x，y]鄰域的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，得到一次小波變換后的數(shù) 據(jù)D1。在D1中找出最值Xmax，與最值的位置N max。
[0141]取xi = x;yi=(y_x) X 10% ;在D1中位置在[xi，yi]鄰域內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行第二次小波 變換得到數(shù)據(jù)D2。在D2中找出最值D2max。
[0142] 找出D2中，比Xmax X 10%大的值K，對應(yīng)位置KP及個(gè)數(shù)Kn。當(dāng)Kn>0 (0為閾值可根據(jù)實(shí) 際線路情況調(diào)整)時(shí)，為雷擊故障。當(dāng)Kn < 0時(shí)，進(jìn)一步對KP進(jìn)行震蕩判斷，當(dāng)心是震蕩時(shí)，為 雷擊故障；否則為非雷擊故障。
[0143] 若雷擊故障，取Nmax對應(yīng)檢測點(diǎn)的A、B、C三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，得到模極大值處 的極性PA、PB、PC進(jìn)行極性比較，若PA = PB = PC，貝嫩障為雷電反擊故障;反之，為雷電繞機(jī)故 障。
[0144] 圖6和圖9分別是非雷擊故障與雷擊故障在PSCAD中的仿真設(shè)計(jì)。從中可以獲得線 路故障的原始數(shù)據(jù)，檢測點(diǎn)1中A相短路故障PSCAD仿真原始波形圖如圖7所示，檢測點(diǎn)1中A 相短路故障經(jīng)過小波變換處理結(jié)果圖如圖8所示。檢測點(diǎn)1中A相雷擊故障PSCAD仿真原始波 形圖如圖10所示，檢測點(diǎn)1中A相雷擊故障經(jīng)過小波變換處理結(jié)果圖如圖11所示。圖12示出 了本實(shí)施例高壓線路故障定位方法的原理圖。經(jīng)過本實(shí)施例高壓線路故障定位方法可以得 到線路故障距離及類型結(jié)果，如下表1至表6所示，為使用本實(shí)施例高壓線路故障定位方法 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
[0145] 表1 100km處A相短路故障
[0147] 表2 190km處A相短路故障
[0154] 表5雷電繞擊120km處故障
[0156] 表6雷電繞擊150km處故障
[0157] 應(yīng)用本實(shí)施例提供的一種高壓線路故障定位方法，獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn) 的故障數(shù)據(jù)，將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異 點(diǎn)位置與極性，根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間，根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行 波波速，根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間，根據(jù)所述行波波速和所 述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置，結(jié)合小波變換與奇異值分解，可以精確地定位高壓線 路上的故障距離。
[0158] 實(shí)施例二：
[0159] 本發(fā)明還提供了一種高壓線路故障定位系統(tǒng)，圖12示出了本發(fā)明高壓線路故障定 位系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：
[0160] 故障數(shù)據(jù)獲取模塊101，用于獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)；
[0161] 小波變換模塊102,與所述故障數(shù)據(jù)獲取模塊101相連接，用于將所述故障數(shù)據(jù)中 的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位置與極性；
[0162] 故障區(qū)間確定模塊103,與所述小波變換模塊102相連接，用于根據(jù)各所述檢測點(diǎn) 的極性確定故障區(qū)間；
[0163] 波速確定模塊104,與所述故障區(qū)間確定模塊103相連接，用于根據(jù)所述故障區(qū)間 計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速；
[0164] 相對時(shí)間確定模塊105,與所述波速確定模塊104相連接，用于根據(jù)所述故障區(qū)間 與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間；
[0165] 故障點(diǎn)位置確定模塊106,與所述相對時(shí)間確定模塊105相連接，用于根據(jù)所述行 波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置。
[0166] 應(yīng)用本實(shí)施例提供的一種高壓線路故障定位系統(tǒng)，獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn) 的故障數(shù)據(jù)，將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異 點(diǎn)位置與極性，根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間，根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行 波波速，根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間，根據(jù)所述行波波速和所述 故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置，結(jié)合小波變換與奇異值分解，可以精確地定位高壓線路 上的故障距離。
[0167] 需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重 點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。 對于系統(tǒng)類實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參 見方法實(shí)施例的部分說明即可。
[0168] 最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來 將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操 作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體 意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括 那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或 者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不 排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0169] 以上對本發(fā)明所提供的方法和系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本 發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及 其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng) 用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓線路故障定位方法，其特征在于，包括： 獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)； 將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位置與 極性； 根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間； 根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速； 根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間； 根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，根據(jù)所述行波波速和所 述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置后還包括： 通過對所述故障區(qū)間進(jìn)行二次小波變換判別故障類型為雷擊故障或非雷擊故障。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，將所述故障數(shù)據(jù)中的三 相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位置與極性包括： 將所述三相數(shù)據(jù)特征波兩端數(shù)據(jù)去除，得到中間數(shù)據(jù)，對所述中間數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換， 得到三相小波數(shù)據(jù)； 分別找出所述三相小波數(shù)據(jù)中模的極大值和極性； 將所述三相小波數(shù)據(jù)中非故障檢測點(diǎn)的特征波對應(yīng)的模去除，得到處理后的波； 在所述處理后的波中找到最值點(diǎn)對應(yīng)的初步位置； 確定所述三相小波數(shù)據(jù)中模的極大值中的最大值對應(yīng)的目標(biāo)相； 根據(jù)所述目標(biāo)相數(shù)據(jù)和對應(yīng)的所述初步位置得到鄰域起始位置和鄰域終止位置，根據(jù) 所述鄰域起始位置和所述鄰域終止位置確定第一鄰域； 將所述目標(biāo)相中第一鄰域的數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值分解，得到奇異點(diǎn)位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極 性確定故障區(qū)間包括： 找出所述奇異點(diǎn)位置內(nèi)的最小值點(diǎn)，判斷所述最小值點(diǎn)為第幾檢測點(diǎn)； 當(dāng)所述最小值點(diǎn)為第一檢測點(diǎn)，則判斷所述第一檢測點(diǎn)極性與第二檢測點(diǎn)極性是否相 同，如果是，則確定故障區(qū)域?yàn)镺區(qū)，否則確定故障區(qū)域?yàn)?區(qū)； 當(dāng)所述最小值點(diǎn)不是第一檢測點(diǎn)，則判斷最小值點(diǎn)對應(yīng)的檢測點(diǎn)極性與最小值點(diǎn)對應(yīng) 的檢測點(diǎn)的前一檢測點(diǎn)極性是否相同，如果是，則確定故障區(qū)域?yàn)樗銎娈慄c(diǎn)位置區(qū)域，否 則確定故障區(qū)域?yàn)槠娈慄c(diǎn)位置前一檢測點(diǎn)區(qū)域。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算 實(shí)時(shí)的行波波速包括： 判斷有效檢測點(diǎn)個(gè)數(shù)是否為2個(gè)； 當(dāng)有效檢測點(diǎn)個(gè)數(shù)大于2個(gè)時(shí)，判斷故障區(qū)間是否為2區(qū)之前的區(qū)域，如果是則根據(jù)行 波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間、檢測點(diǎn)1位置和檢測點(diǎn)2 位置計(jì)算行波波速，否則根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn) 的時(shí)間、故障區(qū)域第一端點(diǎn)位置和故障區(qū)域第二端點(diǎn)位置計(jì)算行波波速； 當(dāng)有效檢測點(diǎn)位置為2個(gè)時(shí)，判斷故障區(qū)間是否為1區(qū)，如果是則根據(jù)行波到故障區(qū)域 第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間和檢測點(diǎn)1位置計(jì)算行波波速，否則根據(jù) 行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間、檢測點(diǎn)1位置和檢測點(diǎn) 2位置計(jì)算行波波速。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，根據(jù)所述故障區(qū)間與奇 異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間包括： 判斷故障區(qū)域?yàn)镺區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域； 當(dāng)故障區(qū)域?yàn)椹枀^(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，取出所有不為〇的相數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行小波 變換，找出前兩個(gè)奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間； 當(dāng)故障區(qū)域既不為〇區(qū)也不為所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，直接計(jì)算故障的相對時(shí)間。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，根據(jù)所述行波波速和所 述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位置包括： 判斷故障區(qū)域?yàn)镺區(qū)或所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域； 當(dāng)故障區(qū)域?yàn)椹枀^(qū)時(shí)，根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn) 的時(shí)間和行波波速計(jì)算故障點(diǎn)的位置； 當(dāng)所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn)的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第 二端點(diǎn)的時(shí)間、行波波速和線路總長計(jì)算故障點(diǎn)的位置； 當(dāng)故障區(qū)域既不為〇區(qū)也不為所述奇異點(diǎn)位置區(qū)域時(shí)，根據(jù)行波到故障區(qū)域第一端點(diǎn) 的時(shí)間、行波到故障區(qū)域第二端點(diǎn)的時(shí)間、行波波速、故障區(qū)域第一端點(diǎn)距離和故障區(qū)域第 二端點(diǎn)距離計(jì)算故障點(diǎn)的位置。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，通過對所述故障區(qū)間進(jìn) 行二次小波變換判別故障類型為雷擊故障或非雷擊故障包括： 將所述最大值對應(yīng)的目標(biāo)相在所述第一鄰域的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，得到第一次小波變 換后數(shù)據(jù)，找出所述第一次小波變換后數(shù)據(jù)的第一最值與對應(yīng)的位置； 根據(jù)所述第一鄰域確定第二鄰域，將所述第一次小波變換后數(shù)據(jù)在所述第二鄰域的數(shù) 據(jù)進(jìn)行小波變換，得到第二次小波變換后數(shù)據(jù)，找出所述第二次小波變換后的數(shù)據(jù)的第二 最值； 在所述第二次小波變換后數(shù)據(jù)中，找出比所述第一最值的十分之一大的目標(biāo)值，對應(yīng) 目標(biāo)位置以及目標(biāo)個(gè)數(shù)； 判斷所述目標(biāo)個(gè)數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值，如果是，則確定故障類型為雷擊故障，否則判斷 所述目標(biāo)位置是否為震蕩，如果是，則確定故障類型為雷擊故障，否則確定故障類型為非雷 擊故障。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓線路故障定位方法，其特征在于，當(dāng)故障類型為雷擊故障 時(shí)，還包括： 判斷雷擊故障類型，所述雷擊故障類型包括雷電反擊故障和雷電繞機(jī)故障。10. -種高壓線路故障定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 故障數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取目標(biāo)高壓線路上各檢測點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)； 小波變換模塊，用于將所述故障數(shù)據(jù)中的三相數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分別找到各所述檢 測點(diǎn)的奇異點(diǎn)位置與極性； 故障區(qū)間確定模塊，用于根據(jù)各所述檢測點(diǎn)的極性確定故障區(qū)間； 波速確定模塊，用于根據(jù)所述故障區(qū)間計(jì)算實(shí)時(shí)的行波波速； 相對時(shí)間確定模塊，用于根據(jù)所述故障區(qū)間與奇異點(diǎn)位置，計(jì)算故障的相對時(shí)間； 故障點(diǎn)位置確定模塊，用于根據(jù)所述行波波速和所述故障的相對時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)位 置。
【文檔編號】G01R31/08GK105891667SQ201510802529
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年11月19日
【發(fā)明人】李 杰, 龔玲, 賴軍, 楊國華, 周力, 夏成龍, 李冬晴
【申請人】四川中光防雷科技股份有限公司