一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法及系统，方法包括：将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号；根据不同短路支路上对应的卷积信号分别计算不同短路支路上对应的卷积信号能量；从不同短路支路上对应的卷积信号能量中获取卷积信号能量最大值，卷积信号能量最大值对应的短路支路位置即真实故障定位位置，将卷积信号能量最大值对应的短路支路位置作为真实故障定位位置输出。方法适用于拓扑结构不同的网络；故障定位过程无需对故障产生的暂态信号进行时域反演；只需使用EMTP软件进行一次仿真计算，通过硬件系统即可实现线路短路故障定位。短路故障定位。短路故障定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法及系统


[0001]本专利技术属于故障定位
，具体涉及一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法及系统。

技术介绍

[0002]架空输电线路的裸导线长期暴露在空气当中，当遇到恶劣天气环境时（如低温、雨雪等），可能会出现线路覆冰或雷击、绝缘子湿闪、污闪等情况而引起线路故障。要保证输电线路的安全运行，就要对线路故障发生的位置实现快速定位，以尽可能缩短停电时间，避免故障造成的影响和损失进一步扩大。
[0003]目前常见的输电线路的短路故障定位方法主要有阻抗法、行波法以及人工智能算法以及电磁时域反演（EMTR）方法等。阻抗法对故障点定位的实现高度依赖线路阻抗、线路负荷与电源参数等正常工况的精准测量，不适用于如高阻接地、断线故障、多电源线路等情况。行波法定位精度受行波信号检测精度影响较大，对于配电网而言，除了规模庞大和分支复杂的特点以外，还存在波阻抗与波速可变的混合线路，行波在不同端点处的折反射情况复杂，无法保证波信号的准确获取。人工智能类方法的实现需要大量数据作为依托来对模型进行训练，目前仍处于起步阶段，相关的实际应用还有待开发。EMTR故障定位方法因其物理意义清晰，抗噪声性能良好以及定位精度较高等优点正在得到越来越广泛的应用。
[0004]传统的EMTR故障定位方法中最重要的环节之一就是对信号进行时域反演操作，指改变时间流向，即时间向后而不是向前运行。在数学表达式上即改变时间正负号：EMTR故障定位方法分为两段：正向过程在传输线的两端采集故障产生的电磁暂态信号，反向过程在该传输线的不同位置设置短路支路作为猜测故障点，将经过时域反演的暂态信号经过诺顿等效之后获得的电流源重新注回传输线的两端。
[0005]过去认为，由于时域反演的时空聚焦性质，反向信号能量会汇聚在正向过程的信号源处，因此只需计算短路电流的能量大小，能量最大的位置即为真实故障位置。但事实上，能量的汇聚是由于正向和反向过程的传递函数相同，而与对信号进行时域反演与否并不必然相关。
[0006]目前EMTR故障定位方法的研究过程需要以经过时域反演后的暂态信号为源，每次定位均要在EMTP软件中进行多次仿真计算，使用比较复杂，难以直接利用硬件实现，对技术人员要求较高。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法及系统。
[0008]本专利技术通过如下技术方案实现：本专利技术提供一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，包括如下步骤：
将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号；根据不同短路支路上对应的卷积信号分别计算不同短路支路上对应的卷积信号能量；从所述不同短路支路上对应的卷积信号能量中获取卷积信号能量最大值，卷积信号能量最大值对应的短路支路位置即真实故障定位位置，将卷积信号能量最大值对应的短路支路位置作为真实故障定位位置输出。
[0009]进一步的，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号之前，还包括：计算不同短路支路上的暂态信号。
[0010]进一步的，所述计算不同短路支路上的暂态信号，具体包括：选择线路网络的一个端点，在该端点注入任意激励信号，在线路沿线不同位置设置短路支路并计算不同短路支路上的暂态信号，其中 表示时间。
[0011]进一步的，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号之前，还包括：采集故障产生的暂态信号。
[0012]进一步的，所述采集故障产生的暂态信号，具体包括：当故障发生时，在线路网络的所述端点处采集故障产生的暂态信号，其中表示时间。
[0013]进一步的，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号，具体通过如下公式实现：其中，表示不同短路支路上的暂态信号，表示故障产生的暂态信号，表示不同短路支路上对应的卷积信号，表示不同短路支路上， 表示时间。
[0014]进一步的，所述根据不同短路支路上对应的卷积信号分别计算不同短路支路上对应的卷积信号能量，具体通过如下公式实现：其中，表示信号持续时间， 表示不同短路支路上对应的卷积信号能量。
[0015]进一步的，所述从所述不同短路支路上对应的卷积信号能量中获取卷积信号能量最大值，卷积信号能量最大值对应的短路支路位置即真实故障定位位置，具体通过如下公式实现：其中，表示真实故障定位位置。
[0016]进一步的，在计算不同短路支路上的暂态信号后，还包括：将不同短路支路上的暂态信号在硬件系统中进行存储。
[0017]进一步的，所述不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号只需要截取完整信号中长度相同的一部分，不需要从固定位置开始。
[0018]对应的，本专利技术还提供一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位系统，包括卷积处理单元、卷积信号计算单元以及故障定位位置输出单元；所述卷积处理单元、卷积信号计算单元以及故障定位位置输出单元依次通信连接；所述卷积处理单元用于，将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号，并将不同短路支路上对应的卷积信号发送给所述卷积信号计算单元；所述卷积信号计算单元用于，根据不同短路支路上对应的卷积信号分别计算不同短路支路上对应的卷积信号能量，并将不同短路支路上对应的卷积信号能量发送给故障定位位置输出单元；所述故障定位位置输出单元用于，从所述不同短路支路上对应的卷积信号能量中获取卷积信号能量最大值，将卷积信号能量最大值对应的短路支路位置作为真实故障定位位置输出。
[0019]进一步的，还包括仿真计算单元，所述仿真计算单元与所述卷积处理单元通信连接；所述仿真计算单元用于，将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号之前，计算不同短路支路上的暂态信号，并将不同短路支路上的暂态信号发送给卷积处理单元。
[0020]进一步的，所述计算不同短路支路上的暂态信号，具体包括：选择线路网络的一个端点，在该端点注入任意激励信号，在线路沿线不同位置设置短路支路并计算不同短路支路上的暂态信号，其中表示时间。
[0021]进一步的，还包括故障采集单元，所述故障采集单元与所述卷积处理单元通信连接；所述故障采集单元用于，将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号之前，采集故障产生的暂态信号并发送给所述卷积处理单元。
[0022]进一步的，所述采集故障产生的暂态信号，具体包括：当故障发生时，在线路网络的所述端点处采集故障产生的暂态信号，其中 表示时间。
[0023]进一步的，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号，具体通过如下公式实现：其中，表示不同短路支路上的暂态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号；根据不同短路支路上对应的卷积信号分别计算不同短路支路上对应的卷积信号能量；从所述不同短路支路上对应的卷积信号能量中获取卷积信号能量最大值，卷积信号能量最大值对应的短路支路位置即真实故障定位位置，将卷积信号能量最大值对应的短路支路位置作为真实故障定位位置输出。2.根据权利要求1所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号之前，还包括：计算不同短路支路上的暂态信号。3.根据权利要求2所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述计算不同短路支路上的暂态信号，具体包括：选择线路网络的一个端点，在该端点注入任意激励信号，在线路沿线不同位置设置短路支路并计算不同短路支路 上的暂态信号，其中表示时间。4.根据权利要求3所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号之前，还包括：采集故障产生的暂态信号。5.根据权利要求4所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述采集故障产生的暂态信号，具体包括：当故障发生时，在线路网络的所述端点处采集故障产生的暂态信号，其中表示时间。6.根据权利要求1所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处理，得到不同短路支路上对应的卷积信号，具体通过如下公式实现：其中，表示不同短路支路上的暂态信号，表示故障产生的暂态信号，表示不同短路支路上对应的卷积信号，表示不同短路支路上，表示时间。7.根据权利要求6所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述根据不同短路支路上对应的卷积信号分别计算不同短路支路上对应的卷积信号能量，具体通过如下公式实现：其中，表示信号持续时间，表示不同短路支路上对应的卷积信号能量。8.根据权利要求7所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所
述从所述不同短路支路上对应的卷积信号能量中获取卷积信号能量最大值，卷积信号能量最大值对应的短路支路位置即真实故障定位位置，具体通过如下公式实现：其中，表示真实故障定位位置。9.根据权利要求2所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，在计算不同短路支路上的暂态信号后，还包括：将不同短路支路上的暂态信号在硬件系统中进行存储。10.根据权利要求1所述的基于直接信号卷积的线路短路故障定位方法，其特征在于，所述不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号只需要截取完整信号中长度相同的一部分，不需要从固定位置开始。11.一种基于直接信号卷积的线路短路故障定位系统，其特征在于，包括卷积处理单元、卷积信号计算单元以及故障定位位置输出单元；所述卷积处理单元、卷积信号计算单元以及故障定位位置输出单元依次通信连接；所述卷积处理单元用于，将不同短路支路上的暂态信号与故障产生的暂态信号进行卷积处...

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