基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法及定位系统技术方案

本发明专利技术涉及基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法及定位系统，将电缆网络映射为包含长度、T接点和监测点位置的拓扑，根据拓扑结构中监测点位置，将不同监测点位置处构成两两结合的双端测距系统；对发生在电缆不同分段处的故障信号传播到不同监测点的路径进行重构，计算其信号衰减情况，以计算出不同监测点所对应的不同位置故障可能信号特征，准确提取绝对取时间信号；在电缆发生故障后，根据两端测定的信号，确定信号到达监测点的绝对时间，算出一个包括所有可能结果的结果矩阵；根据线路拓扑结构，寻找出唯一的故障位置。本发明专利技术及时确定故障点位置，达到减少故障点查找时间、缩短故障修复时间的目的。

Multi terminal location algorithm and location system based on cable topology and fault transient traveling wave

【技术实现步骤摘要】
基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法及定位系统
本专利技术涉及电网故障定位
，更具体地，涉及基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法及定位系统。
技术介绍
随着城市电网的快速发展，高压电缆得到了越来越广泛的应用，受限于地理条件，很多电缆采用了T接或链接，在使得网络结构更灵活的情况下，也给电缆故障的查找带来了极大的困难。在这种情况下，由于电缆故障查找时间过长而带来的非故障停运时间过长，影响了供电可靠性。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的电缆故障的查找定位困难大，提供基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法及定位系统，及时确定故障点位置，减少故障点查找时间、缩短故障修复时间的目的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其中，包括有以下步骤：S1：将电缆网络映射为包含长度、T接点和监测点位置的拓扑，根据拓扑结构中监测点位置，将不同监测点位置处构成两两结合的双端测距系统；S2：对发生在电缆不同分段处的故障信号传播到不同监测点的路径进行重构，计算其信号衰减情况，以计算出不同监测点所对应的不同位置故障可能信号特征，准确提取绝对取时间信号；S3：在电缆发生故障后，根据两端测定的信号，确定信号到达监测点的绝对时间，算出一个包括所有可能结果的结果矩阵；S4：根据线路拓扑结构，寻找出唯一的故障位置。在一个实施方式中，根据各高压电缆线路的长度参数、波速参数及整个线路拓扑，对线路上所有点发生不同类型故障时信号特性及其传播特性进行分析，还原故障原始信号。在一个实施方式中，根据线路终端结构及关联设备参数，计算提取故障信号。优选地，采用接触传感器和非接触传感器提取故障信号。在一个实施方式中，获取故障信号到达各测量端的精准时间，并以此结合网络拓扑结构实现对故障点的定位。优选地，精准时间精准到20纳秒以内。优选地，步骤S3中，结果矩阵为：其中,n1nn表示由n1和nn两个监测点计算出的故障位置，将此位置依次代入A中，若故障位置符合矩阵中所有的结果，则此位置即为故障真正位置。本专利技术还提供基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位系统，其中，包括有后台系统及与电缆网络中的电缆连接的采集与处理单元，采集与处理单元设有信息传输装置，后台系统设有信息接收装置及处理器，信息接收装置与处理器连接。优选地，采集与处理单元设有数模转换模块。优选地，信息传输装置为公用无线网络或有线通讯网络。本专利技术与现有技术相比，具有以下特点：本技术采用基于高压电缆结构拓扑和电缆终端测量故障感受绝对时间方法对电缆故障进行在线测距精准测距，即在故障发生时，在各电缆终端头采集故障电信号，并对采集信号进行分析处理，获取其中包含的故障信号起始绝对时间，并根据绝对时间和网络拓扑通过专门算法自动确定故障点位置，实现故障在线测距，及时确定故障点位置，以达到减少故障点查找时间、缩短故障修复时间的目的，保证了电力系统的安全稳定运行及供电可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例中方法流程示意图。图2是本专利技术实施例中系统模块示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。实施例：如图1所示，本专利技术提供基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其中，包括有以下步骤：S1：将电缆网络映射为包含长度、T接点和监测点位置的拓扑，根据拓扑结构中监测点位置，将不同监测点位置处构成两两结合的双端测距系统；S2：对发生在电缆不同分段处的故障信号传播到不同监测点的路径进行重构，计算其信号衰减情况，以计算出不同监测点所对应的不同位置故障可能信号特征，准确提取绝对取时间信号，精准时间精准到20纳秒以内；S3：在电缆发生故障后，根据两端测定的信号，确定信号到达的绝对时间，算出一个包括所有可能结果的结果矩阵；步骤S3中，结果矩阵为：其中,n1nn表示由n1和nn两个监测点计算出的故障位置，将此位置依次代入A中，若故障位置符合矩阵中所有的结果，则此位置即为故障真正位置。S4：根据线路拓扑结构，寻找出唯一的故障位置。根据各高压电缆线路的长度参数、波速参数及整个线路拓扑，对线路上所有点发生不同类型故障时信号特性及其传播特性进行分析，还原故障原始信号，根据线路终端结构及关联设备参数，计算提取故障信号，采用接触传感器和非接触传感器提取故障信号。获取故障信号到达各测量端的精准时间，并以此结合网络拓扑结构实现对故障点的定位。如图2所示，本专利技术还提供基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位系统，包括有后台系统及与电缆网络中的电缆连接的采集与处理单元，采集与处理单元设有信息传输装置，信息传输装置为公用无线网络(GPRS)或有线通讯网络网络，后台系统设有信息接收装置及处理器，信息接收装置与处理器连接。采集与处理单元设有数模转换模块，用于将采集到的模拟信号转换为数字信号，并经过信息传输装置传输到信息接收装置，处理器与信息接收装置连接，接收数字信号后对信息进行处理，根据多端定位算法来确定故障位置。电缆网络中的高压电缆之间通过T节点连接。显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其特征在于，包括有以下步骤：/nS1：将电缆网络映射为包含长度、T接点和监测点位置的拓扑，根据拓扑结构中监测点位置，将不同监测点位置处构成两两结合的双端测距系统；/nS2：对发生在电缆不同分段处的故障信号传播到不同监测点的路径进行重构，计算其信号衰减情况，以计算出不同监测点所对应的不同位置故障可能信号特征，准确提取绝对取时间信号；/nS3：在电缆发生故障后，根据两端测定的信号，确定信号到达监测点的绝对时间，算出一个包括所有可能结果的结果矩阵；/nS4：根据线路拓扑结构，寻找出唯一的故障位置。/n

【技术特征摘要】
1.基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其特征在于，包括有以下步骤：
S1：将电缆网络映射为包含长度、T接点和监测点位置的拓扑，根据拓扑结构中监测点位置，将不同监测点位置处构成两两结合的双端测距系统；
S2：对发生在电缆不同分段处的故障信号传播到不同监测点的路径进行重构，计算其信号衰减情况，以计算出不同监测点所对应的不同位置故障可能信号特征，准确提取绝对取时间信号；
S3：在电缆发生故障后，根据两端测定的信号，确定信号到达监测点的绝对时间，算出一个包括所有可能结果的结果矩阵；
S4：根据线路拓扑结构，寻找出唯一的故障位置。


2.根据权利要求1所述的基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其特征在于，根据各高压电缆线路的长度参数、波速参数及整个线路拓扑，对线路上所有点发生不同类型故障时信号特性及其传播特性进行分析，还原故障原始信号。


3.根据权利要求1所述的基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其特征在于，根据线路终端结构及关联设备参数，计算提取故障信号。


4.根据权利要求3所述的基于电缆拓扑及故障暂态行波的多端定位算法，其特征在于，采用接触传感器和非接触传感器提取故障信号。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭小凯，孙廷玺，李录照，赵尊慧，潘彬彬，崔江静，南保峰，方义治，吴宏晓，黄汉贤，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44