基于形态学小波分析消噪的配电网单相接地故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于形态学小波分析消噪的配电网单相接地故障定位方法。本发明专利技术首先对配电网结构进行分析设置合理的行波装置安装点，将已存在的用户侧变压器作为安置点以最大限度的降低成本投入。为了滤除暂态电力采样信号中的脉冲冲击噪声和高斯白噪声，利用形态学小波滤波法对采集到的行波信号进行滤波处理，最大程度的提高行波波形的质量，再利用小波分析法提取行波波头信息，读取相应的波头到达时间，最后利用组合式D型行波定位法合理选择测量组合并计算出最有可能发生故障的支路和故障点距测量点的距离。

Single phase to ground fault location method based on morphological wavelet analysis

【技术实现步骤摘要】
基于形态学小波分析消噪的配电网单相接地故障定位方法
本专利技术属于配电网单相接地故障定位领域，基于数学形态学分析、小波分析和组合式D型行波定位技术，旨在实现通过先进的数字滤波技术提高行波波头识别精度并减少在定位过程中产生的误差，属于信号处理和故障定位的交叉领域，具体涉及一种基于形态学小波分析消噪的配电网单相接地故障定位方法。
技术介绍
配电网小电流接地系统发生单相接地故障的概率最高，故障定位难度也最大，因此目前对配电网故障定位的研究也主要集中在小电流接地系统的单相接地故障精确定位领域。电力线路某点发生故障时，在故障点处将产生沿线路向两端传播故障暂态电压行波和电流行波，由于暂态行波的传播速度比较稳定，因此理论上利用暂态故障行波进行故障测距的方法具有很高的测距精度。但由于暂态行波信号的特征频段的频率一般为10至100kHz，在捕捉行波时需要使用合适的高频采样器进行采集，无论是在采样器的接口位置或是内部处理过程都会引入不可避免的谐波因素，此外由于采集环境、线路参数、偶发性事故等原因都会在暂态行波信号中引入大量的噪声，如果不采用合适的滤波手段，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于形态学小波分析消噪的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：根据目标配电网络的线路一级、二级、三级分支点的数量和分支点的密集程度对其进行综合结构评估，分支点越密集则不连续阻抗点越密集，需要对该区域进行更细致的划分；确定可安装高频行波采集器的线路末端节点，为了降低成本，应尽可能将采集装置与线路末端的配电变压器相结合；/n步骤二：在故障发生后行波采集装置自动留存故障信息，经过0.5s继电保护装置长延时后根据断路器发出的信息对故障类型进行判断，通过信息将判定为永久性接地故障的信息由通信模块传回总控站；/n步骤三：根据故障线路与非故障线路的零序电流极性相反原则对传回信...

【技术特征摘要】
1.基于形态学小波分析消噪的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据目标配电网络的线路一级、二级、三级分支点的数量和分支点的密集程度对其进行综合结构评估，分支点越密集则不连续阻抗点越密集，需要对该区域进行更细致的划分；确定可安装高频行波采集器的线路末端节点，为了降低成本，应尽可能将采集装置与线路末端的配电变压器相结合；
步骤二：在故障发生后行波采集装置自动留存故障信息，经过0.5s继电保护装置长延时后根据断路器发出的信息对故障类型进行判断，通过信息将判定为永久性接地故障的信息由通信模块传回总控站；
步骤三：根据故障线路与非故障线路的零序电流极性相反原则对传回信息做初步筛选，去除非故障线路和故障特征不明显的信号；
步骤四：对被选采集装置作GPS对时确认，确保传回信息有相同的时间参考系；
步骤五：对各个原始电压信号U0i进行初步整形；
(1)截取每个传回后经过筛选的信号fi前70％的长度，舍弃后30％的冗余信息；
(2)读取传回信息的现场采集装置的采样频率，一般在1×105Hz左右或者更高，设定综合数字滤波器的处理频率大于等于现场采集装置的频率，一般设置在1×107Hz及以上用以保证数据处理时的高度精确性；
步骤六：对步骤五中得到的波形进行形态学滤波处理；
(1)结构元素g的选取，根据被处理的高频噪声种类不同按照其在频域上的分布特点选择合适的结构元素以提高处理效率和效果,由于本次处理对象是脉冲噪声，实验发现利用具有扁平型结构的元素有较好的滤波效果，因此推荐使用直线型结构元素或者是半圆型结构元素；
(2)根据数学形态学中膨胀运算法则获得信号某一区域的局部最大值，利用该值进行空域数据的填充实现连接“小沟壑”的目的；数学表示为确定对应的结构元素后使之与信号进行卷积运算：
dst(x,y)＝max(x',y'):element(x',y')≠0src(x'+x,y'+y)(1)
其中，x,y为实数域上两个可积函数，x’,y’为x,y的一次求导，scr为卷积运算；
(3)根据数学形态学中腐蚀运算法则获得信号某一区域的局部最小值，利用该值进行周围数据的裁剪就可以实现磨平“小毛刺”的目的；数学表达为：
dst(x,y)＝min(x',y'):element(x',y')≠0src(x'+x,y'+y)(2)
(4)在信号处理中需要将两者结合使用，按照使用腐蚀和膨胀算法的先后次序分别构成开运算和闭运算，两者的效用对于信号的极性有相反的敏感性，开运算对于正极性信号敏感，因此常用开运算处理正极性的脉冲毛刺噪声，闭运算对于负极性信号敏感，因此常用闭运算处理负极性的脉冲毛刺噪声；
开运算数学表达式：



闭运算数学表达式：



其中f为被处理信号，n为离散变量取自然数；
考虑到开闭运算对噪声极性的敏感度不一样可以考虑将开闭运算按开—闭、闭—开两种处理次序分别构成两种组合滤波策...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲远，罗平，闫文乐，高慧敏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33