工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法技术

本发明专利技术公开了一种工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，通过对故障暂态电缆进行小波分析，得到不同频带下的小波能量，并依据不同频带下的小波能量计算用于判断植被闪络与污秽/覆冰闪络的识别特征量以及用于判断污秽闪络与覆冰闪络的识别特征量，通过定量分析，实现对工频和冲击联合作用(例如遭受雷击)下的植被闪络、污秽闪络及覆冰闪络故障类型的可靠识别。本发明专利技术可用于实际线路遭受雷击等冲击下的植被闪络、污秽闪络及覆冰闪络故障类型识别研究，从而对保证电力系统安全稳定运行具有更加重要的实际指导意义。

【技术实现步骤摘要】
工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法
本专利技术属于电力工程中的故障识别
，涉及输电线路故障识别技术，具体涉及一种工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法。
技术介绍
架空输电线路是电网建设的基础，输电线路故障原因的准确、快速辨识能为电力系统安全稳定运行提供科学有效地决策支持。现有的输电线路故障辨识大多采用人工智能算法，通过故障分量、S变换、小波变换等方法提取特征量，再由BP(Backpropagation)神经网络、模糊识别等方法进行分类识别。但以上方法均属于黑箱操作，具体冲击波参数或故障条件对暂态能量影响较大。实际电力运行中，当绝缘子处于严重覆冰或积污状态时，其工频电压虽会明显降低，但绝缘子不会立即闪络，而雷电或操作冲击等这类短时过电压的出现将会引发绝缘子闪络。可见，植被、污秽或覆冰闪络等典型故障在雷击或操作冲击下极易形成击穿通道，并在工频电压下形成续弧进而发生闪络，且这三类故障不易再重合闸成功，严重情况下回诱发大面积停电。而目前研究多集中于工频电压击穿导致的植被、污秽及覆冰闪络故障识别，冲击引起的植被、污秽及覆冰闪络等故障仍缺少有效的故障识别方法。综上所述，由于冲击引起的植被、污秽或覆冰闪络等故障比运行工况下的同类故障更易发生，研究输电线路于工频和冲击联合作用下的植被、污秽及覆冰闪络故障识别，对于保证电力系统安全稳定运行具有更加重要的实际指导意义。
技术实现思路
对于目前输电线路在冲击作用下的故障类型，缺少有效识别方法的技术现状，本专利技术旨在提供一种工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，实现对冲击作用下输电线路植被、污秽及覆冰闪络故障类型的准确辨识。本专利技术的基本专利技术思想为：采集输电线路上的闪络故障电流信号，然后对该故闪络故障电流信号进行小波分析，得到从0到高频各频带重构信号，再计算各频带下的能量，去除频带0对应的能量；依据不同频带能量计算作为植被闪络与污秽/覆冰闪络的识别特征量——闪络电流信号特征值α，或者对高频带能量进行归一化处理得到特征向量，再依据得到的特征向量计算作为植被闪络与污秽/覆冰闪络的识别特征量——高频段下不同频带小波能量分布的偏度系数β；最后依据高频带能量进一步计算输电线路闪络信号能量位置的能量重心k，作为污秽闪络与覆冰闪络的识别特征量，从而实现对工频和冲击联合作用下植被闪络、污秽闪络即覆冰闪络三类故障的准确识别。基于上述专利技术思想，本专利技术提供的第一种工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，包括以下步骤：(1)利用安装在输电线路上的数据采集器采集闪络电流信号f(t)；(2)利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行j层小波分解，得到从0到高频共j+1个频带下的重构信号的小波系数Si(n)(i＝0,1,…,j)，n代表第n个闪络电流信号采样点；(3)依据不同频带下重构信号的小波系数Si(n)，计算得到闪络电流信号在相应频带下的小波能量ei：式中，N为总的采样点数；(4)根据小波能量计算闪络电流信号特征值α，并根据α判断闪络产生的类型：当α＜a时，输电线路故障为植被闪络，否则输电线路故障为污秽或覆冰闪络；a为植被闪络情况下的闪络电流信号最大特征值；或者将不同频带下的小波能量进行归一化处理，得到不同频带下的归一化能量Ti，并由Ti组成闪络电流信号的小波能量谱特征向量T：T＝[T1,…,Ti,…Tj](4)；根据小波能量谱特征向量T计算高频段下不同频带小波能量分布的偏度系数β，并根据β判断闪络产生的类型：式中，m3为三阶中心矩，σ为标准差；当β＜l时，输电线路故障为植被闪络，否则输电线路故障为污秽或覆冰闪络；l为植被闪络情况下的小波能量分布偏度系数最大值。上述工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，根据小波能量计算输电线路闪络信号能量位置的能量重心k，并根据k判断闪络产生的类型：当能量重心k∈(b,c)时，输电线路故障为污秽闪络故障；当能量重心k∈(c,d)时，输电线路故障为覆冰闪络；b为污秽闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最小值，c为污秽闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最大值或覆冰闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最小值，d为覆冰闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最大值。上述工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，所述闪络电流信号f(t)为输电线路故障闪络瞬间采集到的振荡衰减信号。上述工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，当利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行不同层小波分解时，所述植被闪络情况下的闪络电流信号最大特征值a、为植被闪络情况下的小波能量分布偏度系数最大值l、污秽闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最小值b，污秽闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最大值或覆冰闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最小值c，覆冰闪络情况下闪络信号能量位置的能量重心最大值d有所不同，这些值可以结合本专利技术提供的公式(2)、(5)、(6)，对多次故障模拟试验结果统计分析得到。当利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行j＝5层小波分解时，a＝1，l＝0，b＝2，c＝2.6，d＝4。当利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行j＝6层小波分解时，a＝1，l＝0，b＝2，c＝3，d＝4。上述工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，db4小波，Daubechies函数是由世界著名的小波分析学者InridDaubechies构造的小波函数，db4对应的是小波的分解阶数，Daubechies小波函数具体计算过程可见参考文献“子波分析与子波变换[M].赵松年,熊小芸.北京:电子工业出版社,1998”。利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行j层小波分解，得到从0到高频j频带下的重构信号的小波系数Si(n)(i＝0,1,…,j)。再依据不同频带下重构信号的小波系数Si(n)，计算得到闪络电流信号在相应频带下的小波能量ei。进一步将不同频带下的小波能量进行归一化处理，得到不同频带下的归一化能量Ti，并由Ti组成闪络电流信号的小波能量谱谱特征向量T。该小波能量谱反映了故障信号从0到高频的能量分布。与现有技术相比，本专利技术提供的工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，具有如下十分突出的优点和有益技术效果：1、本专利技术工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，通过对故障暂态电流进行小波分析，得到不同频带下的小波能量，并依据不同频带下的小波能量计算用于判断植被闪络与污秽/覆冰闪络的识别特征量以及用于判断污秽闪络与覆冰闪络的识别特征量，通过定量分析，可实现对工频和冲击联合作用(例如遭受雷击)下的植被闪络、污秽闪络及覆冰闪络故障类型的可靠识别；2、本专利技术工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，依据不同频带下的小波能量计算得到的高频带能量偏度作为判断植被闪络与污秽/覆冰闪络的识别特征量，依据不同频带下的小波能量计算得到的能量重心作为判断污秽闪络与覆冰闪络的识别特征量，特征量清晰直观，可明显对工频和冲击联合作用(例如遭受雷击)下的植被闪络、污秽闪络及覆冰闪络故障类型进行区分识别；3、本专利技术工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，可用于实际线路遭受雷击等冲击下的植被闪络、污秽闪络及覆冰闪络故障类型识别研究，从而对保证电力系统安全稳定运行具有更加重要的实际指导意义。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，其特征在于包括以下步骤：(1)利用安装在输电线路上的数据采集器采集闪络电流信号f(t)；(2)利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行j层小波分解，得到从0到高频共j+1个频带下的重构信号的小波系数Si(n)(i＝0,1,…,j)，n代表第n个闪络电流信号采样点；(3)依据不同频带下重构信号的小波系数Si(n)，计算得到闪络电流信号在相应频带下的小波能量ei：

【技术特征摘要】
1.一种工频和冲击联合作用下的输电线路故障识别方法，其特征在于包括以下步骤：(1)利用安装在输电线路上的数据采集器采集闪络电流信号f(t)；(2)利用db4小波对闪络电流信号f(t)进行j层小波分解，得到从0到高频共j+1个频带下的重构信号的小波系数Si(n)(i＝0,1,…,j)，n代表第n个闪络电流信号采样点；(3)依据不同频带下重构信号的小波系数Si(n)，计算得到闪络电流信号在相应频带下的小波能量ei：式中，N为总的采样点数；(4)根据小波能量计算闪络电流信号特征值α，并根据α判断闪络产生的类型：当α＜a时，输电线路故障为植被闪络，否则输电线路故障为污秽或覆冰闪络；a为植被闪络情况下的闪络电流信号最大特征值；或者将不同频带下的小波能量进行归一化处理，得到不同频带下的归一化能量Ti，并由Ti组成闪络电流信号的小波能量谱特征向量T：T＝[T1,…,Ti,…Tj](4)；根据小波能量谱特征向量T计算高频段下不同频带小波能量分布的偏度系数β，并根据β判断闪络产生的类型：式中，m3为三阶中心矩，σ为标准差；当β＜l时，输电线路故障为植被闪络，否则输电线路故障为污秽或覆冰闪络；l为植被闪络情况下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚薇，曾琴，周凯，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51