一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，所述故障定位方法包括步骤：对故障起始时刻t进行标定：利用Canny算子求取去工频暂态波形的Canny能量谱；计算Canny能量谱阈值及标定出目标信号的故障起始时刻t，依据所述标定步骤，计算出输电线路的两端的暂态信号分别到达信号测量点的时间差，利用双端测距公式进行故障定位。本发明专利技术所提供的基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法可对雷击线路、低阻接地短路故障、高阻接地短路故障等都具有较高的定位精度。本发明专利技术所提供的基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法受故障类型的影响小，抗噪能力强，定位精度高，具有较强的鲁棒性。具有较强的鲁棒性。具有较强的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法


[0001]本专利技术属于电力领域，特别涉及一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法。

技术介绍

[0002]输电线路容易出现雷击或短路故障。准确的故障定位方法可以大大缩短供电恢复时间，提升电力系统可靠性。因此，短路故障定位是电力行业关注的重要问题之一。
[0003]现有的电力系统短路故障定位方法主要有阻抗法和行波法两种。
[0004]其中，阻抗法的定位精度易受线路参数和系统参数的影响。行波法又有很多变种，如基于模极大值的小波法、数学形态法、希尔伯特黄变换、独立分量法、以及固有频率法等双端或单端行波分析方法。利用行波原理进行双端定位的核心问题之一是准确标定暂态波形的起始点。上述各行波法中的参数较难根据短路故障波形特征做出自适应调节，对高阻接地以及故障角为0
°
等类型的短路故障的定位精度较低。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，应用于线路雷击或短路故障定位。
[0006]本专利技术的一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，包括步骤：
[0007]对故障起始时刻t进行标定：
[0008]利用Canny算子求取去工频暂态波形的Canny能量谱；
[0009]计算Canny能量谱阈值及标定出目标信号的故障起始时刻t，
[0010]依据所述标定步骤，计算出输电线路的两端的暂态信号分别到达信号测量点的时间差，利用双端测距公式进行故障定位。
[0011]进一步，
[0012]通过去除雷击或短路故障的暂态波形中的工频分量得到所述去工频暂态波形。
[0013]进一步，
[0014]所述输电线路遭雷击或发生短路故障时，测量得到所述输电线路附近或变电站内的三相暂态波形[x
a
(n)，x
b
(n)，x
c
(n)]，所述三相暂态波形[x
a
(n)，x
b
(n)，x
c
(n)]为选自下列物理量的波形：电压、电场、电流或者磁场，变量n表示测量期间的任意时刻点，
[0015]或
[0016]测量得到所述输电线路附近或变电站内的单相、两相或多于三相的多相暂态波形。
[0017]进一步，
[0018]将所述三相暂态波形[x
a
(n)，x
b
(n)，x
c
(n)]分别减去同相位的三相工频波形，得到不含工频信号的去工频三相暂态波形[g
fa
(n)，g
fb
(n)，g
fc
(n)]，选取所述去工频三相暂态波形[g
fa
(n)，g
fb
(n)，g
fc
(n)]中一相波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，
[0019]或
[0020]将所述单相暂态波形减去同相位的单相工频波形，得到不含工频信号的去工频单相暂态波形，选取所述去工频单相暂态波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，
[0021]或
[0022]将所述两相暂态波形减去同相位的两相工频波形，得到不含工频信号的去工频两相暂态波形，选取所述去工频两相暂态波形中一相波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，
[0023]或
[0024]将所述多于三相的多相暂态波形减去同相位的多于三相的多相工频波形，得到不含工频信号的多于三相的多相去工频暂态波形，选取所述多相去工频暂态波形中一相波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，
[0025]所述待分析暂态波形g
f
(n)即为所述去工频暂态波形。
[0026]进一步，
[0027]在所述去工频两相暂态波形，去工频三相暂态波形[g
fa
(n)，g
fb
(n)，g
fc
(n)]或多于三相的多相去工频暂态波形中，选取幅值变化最大的一相波形作为所述待分析暂态波形g
f
(n)。
[0028]进一步，
[0029]所述利用Canny算子求取去工频暂态波形的Canny能量谱包括：
[0030]采用Canny算子计算待分析暂态波形g
f
(n)的Canny值C
can
(k)：
[0031][0032]其中，所述待分析暂态波形g
f
(n)为数组形式，N为g
f
(n)的数组长度或采样点个数，取值是5000～1000000中的正整数，W＝3σ，σ是Canny算子的窗口长度，取值是1～1000中的正整数，i和k为整数，Canny算子f
canny
(x)的表达式为：
[0033][0034]再计算待分析暂态波形g
f
(n)的Canny能量谱E
Can
(k1)：
[0035][0036]k1为整数。
[0037]进一步，
[0038]所述计算Canny能量谱阈值及标定出目标信号的故障起始时刻包括：
[0039]将Canny能量谱E
Can
(k1)按照大小排序，并分为m组能量谱值，且m是2～N中的任意正整数；设i1为正整数且i1≤m，第i1组能量谱值中所含能量元素个数为n
i1
，平均值为s
i1
，第i1组能量谱值出现的概率p
i1
为：
[0040][0041]然后计算类间方差i2为正整数且i2∈[2，m]，
[0042][0043]其中，ω1(i2)和ω2(i2)为概率且满足：
[0044][0045]μ1(i2)和μ2(i2)为类间均值且满足：
[0046][0047]其中，j1，j2，j3和n
i1
为正整数，
[0048]再确定所述类间方差的值为最大时的i2，并取预期阈值为第i2组能量谱值的平均值，在Canny能量谱E
Can
(k1)中，第一个大于所述预期阈值的Canny能量值E
Can
(k1)对应的时刻点即为所述目标信号的故障起始时刻t。
[0049]进一步，
[0050]在所述计算出输电线路两端的暂态信号分别到达信号测量点的时间差之前，分别标定所述输电线路发生短路故障或遭受雷击后、信号测量点测量到的所述输电电路两端的暂态信号的故障起始时刻。
[0051]进一步，
[0052]根据所述输电线路两端的暂态信号分别到达信号测量点的时间差、行波的波速和线路长度，通过双端测距公式实现故障定位。
[0053]进一步，
[0054]所述输电线路为架空输电线路、配网线路、电缆线路或由架空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，其特征在于，包括步骤：对故障起始时刻t进行标定：利用Canny算子求取去工频暂态波形的Canny能量谱；计算Canny能量谱阈值及标定出目标信号的故障起始时刻t，依据所述标定步骤，计算出输电线路的两端的暂态信号分别到达信号测量点的时间差，利用双端测距公式进行故障定位。2.根据权利要求1所述的一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，其特征在于，通过去除雷击或短路故障的暂态波形中的工频分量得到所述去工频暂态波形。3.根据权利要求2所述的一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，其特征在于，所述输电线路遭雷击或发生短路故障时，测量得到所述输电线路附近或变电站内的三相暂态波形[x
a
(n),x
b
(n),x
c
(n)]，所述三相暂态波形[x
a
(n),x
b
(n),x
c
(n)]为选自下列物理量的波形：电压、电场、电流或者磁场，变量n表示测量期间的任意时刻点，或测量得到所述输电线路附近或变电站内的单相、两相或多于三相的多相暂态波形。4.根据权利要求3所述的一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，其特征在于，将所述三相暂态波形[x
a
(n),x
b
(n),x
c
(n)]分别减去同相位的三相工频波形，得到不含工频信号的去工频三相暂态波形[g
fa
(n),g
fb
(n),g
fc
(n)]，选取所述去工频三相暂态波形[g
fa
(n),g
fb
(n),g
fc
(n)]中一相波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，或将所述单相暂态波形减去同相位的单相工频波形，得到不含工频信号的去工频单相暂态波形，选取所述去工频单相暂态波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，或将所述两相暂态波形减去同相位的两相工频波形，得到不含工频信号的去工频两相暂态波形，选取所述去工频两相暂态波形中一相波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，或将所述多于三相的多相暂态波形减去同相位的多于三相的多相工频波形，得到不含工频信号的多于三相的多相去工频暂态波形，选取所述多相去工频暂态波形中一相波形作为待分析暂态波形g
f
(n)，所述待分析暂态波形g
f
(n)即为所述去工频暂态波形。5.根据权利要求4所述的一种基于边缘检测的输电线路雷击或短路故障定位方法，其特征在于，在所述去工频两相暂态波形，去工频三相暂态波形[g
fa
(n),g
fb
(n),g
fc

【专利技术属性】
技术研发人员：庄池杰，曾嵘，王涉，何金良，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：