一种分布式线路故障检测与定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式线路故障检测与定位系统，多个站点分别安装所述系统，其中，所述系统包括：信号采集模块，用于采集待检测区域内线路产生电弧故障所产生的电磁辐射信号；信号分析模块，用于分析采集到的电磁辐射信号的频谱特征，提取特征参数，并将提取出的特征参数分别与预设特征阈值进行比较，判断线路是否发生电弧故障；故障定位模块，用于当判断线路发生电弧故障时，基于到达时间差定位原理确定发生电弧故障的位置。本发明专利技术公开了一种分布式线路故障检测与定位方法。本发明专利技术能够利用电弧故障产生的电磁辐射信号有效地检测电弧故障，并实现对故障的精确定位。并实现对故障的精确定位。并实现对故障的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式线路故障检测与定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力系统输配电线路
，具体而言，涉及一种分布式线路故障检测与定位系统及方法。

技术介绍

[0002]电力系统输配电线路是电网的重要组成部分，随着电网规模不断扩大，特别是中压架空线路，存在分支众多，馈线结构复杂等特点，因此对于输配电线路故障检测与定位的智能化提出了更高的要求。针对电力系统故障进行及时、准确的定位，能够大大提升电网运行的安全性、稳定性。现有的输配电线路故障定位技术主要通过采集电压电流等电气量，结合线路模型进行反演，但电网的电气参数容易受系统运行方式、接地方式等因素影响，由此限制了故障检测的准确度与定位误差。输配电线路故障定位主要分为行波法和故障分析法。目前广泛应用的行波故障定位法，容易受到高阻故障难以定位、存在波头检测失败等的限制。而故障分析法的定位精度受限于线路模型的准确度，定位效果较差，且目前都需要将大量传感器安装在一次设备上，投资高，覆盖范围小，存在安装不便与后期维护困难等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种分布式线路故障检测与定位系统及方法，以解决现有技术中对输配电线路电弧故障定位不够有效，故障辨识与定位精度不高，监测故障投资成本大，需停电安装带来安装与维护不便的问题。
[0004]本专利技术提供了一种分布式线路故障检测与定位系统，多个站点分别安装所述系统，其中，所述系统包括：
[0005]信号采集模块，用于采集待检测区域内线路产生电弧故障所产生的电磁辐射信号；
>[0006]信号分析模块，用于分析采集到的电磁辐射信号的频谱特征，提取特征参数，并将提取出的特征参数分别与预设特征阈值进行比较，判断线路是否发生电弧故障，其中，所述特征参数包括特征频段f
F
、最大峰值点f
max
以及第一频段与第三频段的频带能量比重P；
[0007]故障定位模块，用于当判断线路发生电弧故障时，基于到达时间差定位原理确定发生电弧故障的位置。
[0008]作为本专利技术进一步的改进，所述信号采集模块包括带宽为30-200MHz，增益为15dB的鞭状天线。
[0009]作为本专利技术进一步的改进，所述信号采集模块还包括：
[0010]滤波单元，用于对采集到的电磁辐射信号进行滤波；
[0011]放大单元，用于对滤波后的电磁辐射信号进行放大；
[0012]数据采集单元，用于对放大后的电磁辐射信号进行采集。
[0013]作为本专利技术进一步的改进，所述滤波单元采用带宽为30-120MHz的带通滤波器，所
述放大单元采用增益为15dB的放大器。
[0014]作为本专利技术进一步的改进，所述信号采集模块还包括GPS时间同步单元，用于控制所述数据采集单元采集电磁辐射信号的采样频率。
[0015]作为本专利技术进一步的改进，所述信号分析模块分析采集到的电磁辐射信号的频谱特征，提取特征参数，包括：
[0016]通过傅里叶变换算法分析所述采集到的电磁辐射信号的频谱分布和功率谱分布；
[0017]提取频谱中的最大峰值点f
max
以及所述最大峰值点f
max
幅值的A倍处所对应的频率点，确定特征频段f
F
的上限和下限，其中，f
F
＝f
A+-f
A-，f
A+
为所述特征频段f
F
的上限，f
A-为所述特征频段f
F
的下限；
[0018]根据所述功率谱分布，确定所述第一频段与第三频段的频带能量比重P，其中，E1为第一频段的频带能量，E2为第三频段的频带能量，F
n
为采样点频率幅值，Δf为相邻两个采样点的频率差，R为频谱分布的上限和下限之间的频率差值，h1为第一频段的频率起点，h2为第一频段的频率终点。
[0019]作为本专利技术进一步的改进，所述信号分析模块将提取出的特征参数分别与预设特征阈值进行比较，判断线路是否发生电弧故障，包括：
[0020]当采集到的电磁辐射信号所提取出的特征频段f
F
和最大峰值点f
max
位于第二频段内，且所述第一频段与第三频段的频带能量比重P不小于预设比重P1时，将该站点确定为参考站点；
[0021]当所述多个站点中确定有至少三个参考站点时，判断线路发生电弧故障。
[0022]作为本专利技术进一步的改进，所述第一频段为30-60MHz，所述第二频段为30-100MHz，所述第三频段为30-120MHz，所述预设比重P1为80％。
[0023]作为本专利技术进一步的改进，所述故障定位模块当判断线路发生电弧故障时，基于到达时间差定位原理，确定线路发生电弧故障的位置，包括：
[0024]将所述至少三个参考站点中一个站点作为主站点，其他站点作为各非主站点i，其中，i为各非主站点的编号；
[0025]通过广义互相关估计时延算法获取各非主站点i与主站点1间接收电磁辐射信号的时间差t
i1
；
[0026]根据所述各非主站点i与主站点间接收电磁辐射信号的时间差t
i1
、主站点的坐标值(x1,y1)以及各非主站点i的坐标值(x
i
,y
i
)，确定故障点的坐标值(x,y)；
[0027]其中，
[0028]式中，c为光速，t
21
为非主站点2与主站点间接收电磁辐射信号的时间差，(x2,y2)为非主站点2的坐标值。
[0029]作为本专利技术进一步的改进，所述通过广义互相关估计时延算法获取各非主站点i与主站点间接收电磁辐射信号的时间差t
i1
，包括：
[0030]分别对各非主站点i与主站点接收到的电磁辐射信号进行互相关处理，得到各互相关函数；
[0031]分别对各互相关函数进行峰值检测，将峰值所在位置对应的时间确定为各非主站点i与主站点间接收电磁辐射信号的时间差t
i1
。
[0032]本专利技术提供了一种分布式线路故障检测与定位方法，所述方法包括：
[0033]多个站点分别采集待检测区域内线路产生电弧故障所产生的电磁辐射信号；
[0034]对每个站点，分析采集到的电磁辐射信号的频谱特征，提取特征参数，其中，所述特征参数包括特征频段f
F
、最大峰值点f
max
以及第一频段与第三频段的频带能量比重P；
[0035]对每个站点，将提取出的特征参数分别与预设特征阈值进行比较，判断线路是否发生电弧故障；
[0036]当判断线路发生电弧故障时，基于到达时间差定位原理，确定线路发生电弧故障的位置。
[0037]作为本专利技术进一步的改进，所述多个站点分别通过鞭状天线接收检测待检测区域内线路产生电弧故障所产生的电磁辐射信号，其中，所述鞭状天线的带宽为30-200MHz，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式线路故障检测与定位系统，其特征在于，多个站点分别安装所述系统，其中，所述系统包括：信号采集模块，用于采集待检测区域内线路产生电弧故障所产生的电磁辐射信号；信号分析模块，用于分析采集到的电磁辐射信号的频谱特征，提取特征参数，并将提取出的特征参数分别与预设特征阈值进行比较，判断线路是否发生电弧故障，其中，所述特征参数包括特征频段f
F
、最大峰值点f
max
以及第一频段与第三频段的频带能量比重P；故障定位模块，用于当判断线路发生电弧故障时，基于到达时间差定位原理确定发生电弧故障的位置。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号采集模块包括带宽为30-200MHz，增益为15dB的鞭状天线。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号采集模块还包括：滤波单元，用于对采集到的电磁辐射信号进行滤波；放大单元，用于对滤波后的电磁辐射信号进行放大；数据采集单元，用于对放大后的电磁辐射信号进行采集。4.如权利要求3所述的系统，其中，其中，所述滤波单元采用带宽为30-120MHz的带通滤波器，所述放大单元采用增益为15dB的放大器。5.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号采集模块还包括GPS时间同步单元，用于控制所述数据采集单元采集电磁辐射信号的采样频率。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号分析模块分析采集到的电磁辐射信号的频谱特征，提取特征参数，包括：通过傅里叶变换算法分析所述采集到的电磁辐射信号的频谱分布和功率谱分布；提取频谱中的最大峰值点f
max
以及所述最大峰值点f
max
幅值的A倍处所对应的频率点，确定特征频段f
F
的上限和下限，其中，f
F
＝f
A+-f
A-，f
A+
为所述特征频段f
F
的上限，f
A-为所述特征频段f
F
的下限；根据所述功率谱分布，确定所述第一频段与第三频段的频带能量比重P，其中，E1为第一频段的频带能量，E2为第三频段的频带能量，F
n
为采样点频率幅值，Δf为相邻两个采样点的频率差，R为频谱分布的上限和下限之间的频率差值，h1为第一频段的频率起点，h2为第一频段的频率终点。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆，韦思宇，周桐，罗曼丹，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：