一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法技术

一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，涉及电力设备状态监测与故障保护领域，包括：预处理得到波速‑特征参数列表、特征参数‑传输距离列表；采集故障电流行波的实测波形数据，处理得到两端实测波头的实测时差数据，根据实测波形数据处理得到实测特征参数，查询波速‑特征参数列表得到零级波速，根据双端行波定位公式对零级波速进行处理得到零级定位距离；并根据零级定位距离数据处理得到故障特征参数，综合形成参数代表值以及代表波速，进而计算得到精确定位距离。本发明专利技术能够实现电缆故障点的高精度快速定位。

A high precision positioning method of cable fault based on characteristic parameter adjusting wave velocity

【技术实现步骤摘要】
一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法
本专利技术涉及电力设备状态监测与故障保护
，尤其涉及一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法。
技术介绍
电缆故障定位中波速的准确性是影响定位精度的重要因素，波速的取得有两类基本方式：理论计算与试验测定。现有的波速获取方案有以下几种：(1)根据线路参数直接计算确定线路波速，之后对混合线路确定好各段线路中行波传输时间后进行定位，其计算参数受到现场复杂条件影响可导致较大偏差。(2)利用故障后线路阻抗突变点的多次反射时间差计算波速，由于行波在电缆内传输衰减较大，背景噪声较多，多次反射脉冲强度难以保障，且波速已经存在差异。(3)根据线路理论计算或者脉冲注入试验确定行波传输到达多个监测点的时间差序列，直接根据序列对照定位，或者在波速归一化处理后运用线路模型计算时间差校验等方式避开直接处理波速问题。(4)对震荡波局放信号使用噪声估计、谱减法、小波去噪等方法对有效信号进行提取并使用阈值法定点进行波速计算，但需均基于同一介质内不同时空的行波波速具有一致性的粗略假设。(5)实际条件下，根据故障行波波头能取得的波速与其中的频带有关，不同频段具有不同的衰减特性，因此不同次的放电或者脉冲在不同传输阶段的波头波速存在差异。利用理论公式计算频率相关的波速，存在由于线路参数难以准确取得而产生与现实波速差异较大的问题。通过外部注入扫频信号并探测相位的方式测定各频率下的波速，需外加频率可控信号导致工程耗费较大。无论经由理论计算或者通过试验手段，行波经过小波分解等手段划分频段后信号的降幅明显，部分频段波头不清晰，计算可靠性难以保障，而且分频处理与频段选择等步骤增加了操作复杂度，实用性不强。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术公开一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，能够解决电缆故障电流行波定位中的波速固定带来的误差，并避免进行分频段处理等复杂操作。一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，所述电缆故障高精度定位方法包括：多次生成测试脉冲并输入待测试电缆的监测区间，采集经过监测区间的所有测试行波的测试波形数据并分别进行波头定位，得到每个所述测试行波的波头在监测区间两端的测试时差数据，根据监测区间两端的传输距离和所述测试时差数据处理得到测试波速，根据所述测试波形数据处理得到测试特征参数，根据所述测试波速和所述测试特征参数处理得到波速-特征参数列表；在故障点落入监测区间时，采集经过监测区间的故障电流行波的实测波形数据并进行波头定位，得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测时差数据，根据所述实测波形数据处理得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测特征参数，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述实测特征参数的预处理波速，根据预设第一策略对所述预处理波速进行处理得到零级波速，根据双端行波公式对所述零级波速进行计算得到故障点的零级定位距离。优选的，通过预设的信号生成方式生成所述测试脉冲并注入所述待测试电缆，所述信号生成方式包括区间外故障、线路合闸动作以及外部注入；通过设置在所述待测试电缆的监测区间两端的电流传感器采集流经监测区间的所有行波的波形数据。优选的，所述波速-特征参数列表中的特征参数与波速之间呈单调相关；特征参数为行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、波峰最大曲率、或通过组合处理得到的组合指数，所述组合处理为根据预设组合处理策略对行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、以及波峰最大曲率进行组合得到所述组合指数。优选的，所述第一策略为从预处理波速中选取最大波速作为所述零级波速；或者所述第一策略为从预处理波速中选取平均波速作为所述零级波速。优选的，所述实测特征参数包括所述故障电流行波的波头在监测区间左端的左端特征参数和所述故障电流行波的波头在监测区间右端的右端特征参数；所述零级定位距离包括故障点距离监测区间左端的左端距离数据和故障点距离监测区间右端的右端距离数据。优选的，所述电缆故障高精度定位方法还包括：利用数值仿真工具建模电缆线路，选用目标电缆线路的参数指标来仿真行波传输，在多个传输距离上设置监测点生成模拟的所述测试行波，并计算所述测试行波的所述测试特征参数，得到所述特征参数-传输距离列表。优选的，在故障点落入监测区间时，得到所述零级定位距离后，根据预设第二策略对所述零级定位距离进行处理得到故障点的故障特征参数；所述第二策略为将所述左端特征参数和所述左端距离数据代入所述特征参数-传输距离列表查询反推得到的特征参数作为行波左传的左侧特征参数，将所述右端特征参数和所述右端距离数据代入所述特征参数-传输距离列表查询反推得到的特征参数作为行波右传的右侧特征参数，所述故障特征参数包括所述左侧特征参数和所述右侧特征参数。优选的，根据预设第三策略对所述实测特征参数和所述故障特征参数进行处理得到参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述参数代表值的代表波速，根据所述双端行波公式对所述代表波速进行处理得到故障点的第一精确定位距离数据；所述第三策略为根据平均参数公式对所述实测特征参数和所述粗定故障参数进行处理得到所述参数代表值。优选的，根据所述实测时差数据、所述零级波速、以及所述零级定位距离处理得到故障零点时刻，根据所述左端特征参数和所述左侧特征参数处理得到左传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述左传参数代表值的左传代表波速，根据所述右端特征参数和所述右侧特征参数处理得到右传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述右传参数代表值的右传代表波速，根据预设第四策略对所述故障零点时刻、所述实测时差数据、监测区间的双端距离、所述左传代表波速、以及所述右传代表波速进行处理得到故障点的第二精确定位距离数据。优选的，所述预设第四策略为采用下述定位公式计算第二精确定位距离数据：l1＝(L+v1*(t1-t0)-v2*(t2-t0))/2其中，l1用于表示第二精确定位参数；L用于表示监测区间的区间长度；v1用于表示左传代表波速；v2用于表示右传代表波速；t0用于表示故障零点时刻；t1用于表示故障电流行波的波头到达监测区间左端的时刻；t2用于表示故障电流行波的波头到达监测区间右端的时刻。本专利技术的有益效果：1)通过基于行波本体的单参数表征(即实测特征参数)对行波定位中所用的波速(即零级波速、代表波速)进行动态调整，根据波速处理依次得到故障点精确故障定位数据，实现电缆故障的高精度定位，计算速度较快，不需要对行波进行频带分解、分频段计算波速、理想频率扫描信号注入等复杂操作。2)通过实际线路的区间外放电实测行波来确定代表主体成分的单波速，信号强度可靠，满足计算要求，且避开使用理论计算波速时由于参数无法准确获取带来的误差，避免分频段方法中实际线路行波分出的子波信噪比部分不良导致无法提供完整波速的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，所述电缆故障高精度定位方法包括：/n多次生成测试脉冲并输入待测试电缆的监测区间，采集经过监测区间的所有测试行波的测试波形数据并分别进行波头定位，得到每个所述测试行波的波头在监测区间两端的测试时差数据，根据监测区间两端的传输距离和所述测试时差数据处理得到测试波速，根据所述测试波形数据处理得到测试特征参数，根据所述测试波速和所述测试特征参数处理得到波速-特征参数列表；/n在故障点落入监测区间时，采集经过监测区间的故障电流行波的实测波形数据并进行波头定位，得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测时差数据，根据所述实测波形数据处理得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测特征参数，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述实测特征参数的预处理波速，根据预设第一策略对所述预处理波速进行处理得到零级波速，根据双端行波公式对所述零级波速进行计算得到故障点的零级定位距离数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，所述电缆故障高精度定位方法包括：
多次生成测试脉冲并输入待测试电缆的监测区间，采集经过监测区间的所有测试行波的测试波形数据并分别进行波头定位，得到每个所述测试行波的波头在监测区间两端的测试时差数据，根据监测区间两端的传输距离和所述测试时差数据处理得到测试波速，根据所述测试波形数据处理得到测试特征参数，根据所述测试波速和所述测试特征参数处理得到波速-特征参数列表；
在故障点落入监测区间时，采集经过监测区间的故障电流行波的实测波形数据并进行波头定位，得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测时差数据，根据所述实测波形数据处理得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测特征参数，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述实测特征参数的预处理波速，根据预设第一策略对所述预处理波速进行处理得到零级波速，根据双端行波公式对所述零级波速进行计算得到故障点的零级定位距离数据。


2.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，通过预设的信号生成方式生成所述测试脉冲并注入所述待测试电缆，所述信号生成方式包括区间外故障、线路合闸动作以及外部注入；
通过设置在所述待测试电缆的监测区间两端的电流传感器采集流经监测区间的所有行波的波形数据。


3.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述波速-特征参数列表中的特征参数与波速之间呈单调相关；
特征参数为行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、波峰最大曲率、或通过组合处理得到的组合指数，所述组合处理为根据预设组合处理策略对行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、以及波峰最大曲率进行组合得到所述组合指数。


4.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述第一策略为从预处理波速中选取最大波速作为所述零级波速；或者
所述第一策略为从预处理波速中选取平均波速作为所述零级波速。


5.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述实测特征参数包括所述故障电流行波的波头在监测区间左端的左端特征参数和所述故障电流行波的波头在监测区间右端的右端特征参数；
所述零级定位距离数据包括故障点距离监测区间左端的左端距离数据和故障点距离监测区间右端的右端距离数据。


6.根据权利要求5的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述电缆故障高精度定位方法还包括：
利用数值仿真工具建模电缆线路，选用目...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继东，余刚华，覃晓，陈沛琳，马波，
申请(专利权)人：武汉三相电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42