一种基于小波变换的线路故障定位方法技术

一种基于小波变换的线路故障定位方法，本发明专利技术涉及一种基于小波变换的线路故障定位方法。所述方法包括如下：数据采集、小波分析处理、到达时间检测和输电线路故障分析定位，数据采集采用卫星同步时钟的同步采样技术；采用小波变换处理数据后，进行故障初始行波的到达时间检测；行波波速在双端行波法故障定位中是一个不确定性因素，提出一种消除波速的故障定位算法，以确保和提高双端行波法故障定位的精度，本发明专利技术提出的方法具有较高的测距精度和可靠性。并且不受故障类型、部分节点记录错误时间的影响，适用于多端输电线路故障检测和定位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于小波变换的线路故障定位方法


[0001]本专利技术属于高压输电线路故障定位
，尤其属于一种基于小波变换的线 路故障定位方法。

技术介绍

[0002]传统基于工频电气量的电力线路故障定位方法受互感器变换误差、线路分 布电容、故障信号非周期分量等诸多因素的影响，定位误差大，而且并不适用 于高皮架空线-电缆混合线路。暂态行波法通过测量暂态行波在故障线路上的传 播时间计算故障点到线路一端的距离，这种方法对于普通架空线路和电缆具有 很高的定位精度，其中架空线定位误差可达到300米内，而电缆定位误差则可 以达到l米以内。行波测距法具有原理简单、不受故障的类型及线路的不对称 原因所影响的优点，目前已经成为一种普遍应用的电为线路故障测距方法。但 对于高压架空线-电缆混合线路的故障测距，不仅需要考虑实际待测线路导体的 电导率、绝缘状况和被测故障线路的外界环境对行波的波速度产生的影响，还 需要考虑行波所包含的复杂的频率会导致行波波形畸变，很难得到准确测量时 间参考点，而且要考虑由于存在架空线和电缆的连接点，会使行波的反射过程 更加复杂，另外行波信号在架空线与电缆连接点前后的波速也不同。这些原因 导致已经提出的各种单端或双端行波故障定位原理与算法不能直接用于架空线 －电缆混合线路的故障测距。
[0003]基于分布式检测的高压架空线-电缆混合线路故障定位技术，利用分布式行 波检测球平台，采集混合线路的关键节点位置暂态电流信号，结合混合线路架 空线与电缆的长度关系，设计针对性的故障定位算法，可以准确判断故障发生 在架空线上或是电缆上，在此基础上进行故障精确定位，方便维修人员快速而 准确找到故障位置并修复故障赢得时间，在减少停电带来的经济损失同时，也 能减弱其不好的社会影响，对保证整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十 分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有在线输电线路故障监测系统存在的问题，提出 了一种基于小波变换的线路故障定位方法。
[0005]其特征在于所述的一种基于小波变换的线路故障定位方法，包括如下：数 据采集、小波分析处理、到达时间检测、输电线路故障分析定位，具体包括下 列步骤：
[0006]1、所述的数据采集，数据的同步采样技术采用GPS卫星同步时钟，因为输 电线路发生故障时产生的暂态行波信号具有持续时间短、对应频带宽的特点， 为了完成对暂态行波信号的如实记录以确保较高的定位精度，采用高速数据采 集系统。当输电线路比较长或者输电线路发生高阻性接地故障时，故障行波信 号比较弱，容易受到噪声信号的干扰而无法检测。研究微弱信号检测技术以准 确及时检测到故障行波信号。另外对故障行波信号要进行高灵敏度数据采集之 后，提取分析出故障信号；
[0007]2、所述的小波分析处理，安装在线路两端的检测终端需要检测出第一个到 达的
故障行波行波浪涌，不考虑行波的折射和反射，捕捉故障行波的第一个波 头，准确识别故障行波波头，本专利技术在给定的同一信号中加入相同白噪声，分 别使用小波模极大值法、小波分解与重构法和小波阈值法进行去噪处理，并对 相应的处理效果进行分析；
[0008]3、所述的到达时间检测，行波数据采集系统对采集到的故障信号数据进行 时间标记，所有检测终端的时间同步，时间同步误差直接影响到初始行波到达 线路两侧检测终端的绝对时间差的测量结果，影响到故障定位的精度，小波变 换正好具有信号奇异性检测 性质和变焦性质，对信号的奇异性和突变部分非常敏感，因此本专利技术用小波分 析来分析和检测信号突变点的位置和突变点的时刻；
[0009]4、所述的输电线路故障分析定位，安装在线路两端的检测终端需要检测出 第一个到达的故障行波行波浪涌，不考虑行波的折射和反射，只要捕捉故障行 波的第一个波头，必须得准确识别故障行波波头。需要传感器收集到故障行波 信号并通过可靠且精简的算法提取出故障行波波头，同时由于该模块位于检测 终端上，所以要求采用的算法计算量小、自适应行好，本专利技术利用双端原理得 到故障初始行波到达线路两端母线的时间差，从而进行故障区间的判定。将小 波变换用于信号处理，在此基础上分析了传统行波测距过程，并对不含干扰和 含干扰的情况分别进行了测距研究。
[0010]5、所述的该双数线路故障定位方法只需要检测出电流行波波头到达各测量 点的时刻即可实现故障定位，与电流行波波速无关，双端输电线路故障定位流 程如下：
[0011](1)采集故障电流行波信号；
[0012](2)相模变换；
[0013](3)基于小波分析检测初始波头到达时间；
[0014](4)判断诊断故障区；
[0015](5)进行故障诊断；
[0016](6)输出测量结果。
[0017]M、N分别为两侧电源端的检测点，MN距离为L。P为M、N两端之间的 一个检测点，到M、N两端的距离分别为L1、L2。故障电流行波波头首次到达M、N、P端的时间分别为t
M
、t
N
、t
P
，故障点与测量点P的距离设为x。则P、 N区检测公式为：
[0018][0019]则M、N区检测公式为：
[0020]附图说明
[0021]图1为一种基于小波变换的线路故障定位流程示意图；
[0022]图2为在线输电线路检测系统接入网络方案示意图；
[0023]图3为双端输电线路故障定位流程图。
具体实施方式
[0024]如图1所示，具体流程如下：
[0025](1)数据采集，数据的同步采样技术采用GPS卫星同步时钟，因为输电线 路发生故障时产生的暂态行波信号具有持续时间短、对应频带宽的特点，为了 完成对暂态行波信号的如实记录以确保较高的定位精度，采用高速数据采集系 统。当输电线路比较长或者输电线路发生高阻性接地故障时，故障行波信号比 较弱，容易受到噪声信号的干扰而无法检测。研究微弱信号检测技术以准确及 时检测到故障行波信号。另外对故障行波信号要进行高灵敏度数据采集之后， 提取分析出故障信号。
[0026](2)小波分析处理。安装在线路两端的检测终端需要检测出第一个到达的 故障行波行波浪涌，不考虑行波的折射和反射，捕捉故障行波的第一个波头， 准确识别故障行波波头，本专利技术在给定的同一信号中加入相同白噪声，分别使 用小波模极大值法、小波分解与重构法和小波阈值法进行去噪处理，并对相应 的处理效果进行分析。
[0027](3)到达时间检测，行波数据采集系统对采集到的故障信号数据进行时间 标记，所有检测终端的时间同步，时间同步误差直接影响到初始行波到达线路 两侧检测终端的绝对时间差的测量结果，影响到故障定位的精度，小波变换正 好具有信号奇异性检测性质和变焦性质，对信号的奇异性和突变部分非常敏感， 因此本专利技术用小波分析来分析和检测信号突变点的位置和突变点的时刻。
[0028](4)输电线路故障分析定位，安装在线路两端的检测终端需要检测出第一 个到达的故障行波行波浪涌，不考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换的线路故障定位方法，其特征在于包括如下步骤：(1)数据采集；(2)小波分析处理；(3)到达时间检测；(4)输电线路故障分析定位。2.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的线路故障定位方法，其特征在于：所述的数据采集采用GPS卫星同步时钟，因为输电线路发生故障时产生的暂态行波信号具有持续时间短、对应频带宽的特点，为了完成对暂态行波信号的如实记录以确保较高的定位精度，采用高速数据采集系统。当输电线路比较长或者输电线路发生高阻性接地故障时，故障行波信号比较弱，容易受到噪声信号的干扰而无法检测，研究微弱信号检测技术以准确及时检测到故障行波信号，另外对故障行波信号要进行高灵敏度数据采集之后，提取分析出故障信号。3.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的线路故障定位方法，其特征在于：所述的小波分析处理，是安装在线路两端的检测终端需要检测出第一个到达的故障行波行波浪涌，捕捉故障行波的第一个波头，准确识别故障行波波头，在给定的同一信号中加入相同白噪声，分别使用小波模极大值法、小波分解与重构法和小波阈值法进行去噪处理，并对相应的处理效果进行分析。4.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的线路故障定位方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，刘明军，曹琪，王云波，秦志军，杨松，李春华，孙吉成，鲁华玉，廖杰，李晓峰，陈晓玉，景辉，吕昆，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司白山供电公司，
类型：发明
国别省市：