【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于输电线路故障定位，尤其是一种基于相关性的输电线路行波故障定位方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、电力系统需保证持续供电，必须在最恶劣的运行条件下可靠安全地运行，以避免大面积停电。这就要求有先进的保护系统来中断故障电流，以便更快地断开受损设备。由于产生的电能通过架空输电线路远距离传输，这些线路会受到不同瞬态现象的影响，如雷击、短路、过载和老化。因此，一旦输电线路发生故障，需估算出故障位置，以便采取修复措施，恢复正常运行。如果能准确估计故障位置，则可加快恢复时间；否则，故障会传播到其他电力设备，给电力公司和用户造成高额经济损失。
2、在故障定位方法中，目前使用最多的是基于阻抗的方法，该方法既经济又易于实施。但该方法使用估算的视阻抗，会受到高频瞬变的影响。随着现代计算机处理器的发展，已经出现了一些新的算法来缩短故障排除时间。基于行波的方法较阻抗的方法精度更高、速度更快。此外，基于行波的方法实际上可用于任何传输线，包括带串联补偿的传输线、并联传输线，甚至直流传输线，而且精度和速度相当接近。
3、行波是从故障点开始在输电线路上向两个方向传播的高频电磁脉冲。根据物理特性，每条输电线的传播速度不同。如果出现故障，波阵面由信号到达各输电线路终端的时间决定。因此，故障定位需要考虑线路总长度和波阵面。为此，需要对瞬态信号进行处理，以确定故障发生的时间。
4、目前已开发出多种算法来处理瞬态信号。一些技术使用到达每个终端的第一个波前到达时间。其他技术只使用线路一端的频率分量，其依据是线路的两端都
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于相关性的行波故障定位方法、系统、设备及存储介质，其仅需利用故障前向波和后向波信号之间的交叉相关性即可准确计算故障距离，以提高交流输电线路故障测距的精度和故障定位精度。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种输电线路行波故障定位方法，其包括步骤：
4、s1，获取交流输电线路电流和电压的采样数据，采用模态变换中的克拉克变换来处理电压和电流，计算其模态分量，在模态域中计算前向和后向行波信号；
5、s2，对前向和后向行波信号进行处理，将方向性纳入其中，用于检测故障情况及故障的方向性；
6、s3，计算前向和后向行波信号之间的相关性，利用出现最大相关性的经过时间确定与故障点的距离。
7、进一步地，所述的步骤s1包括：
8、s11，获取故障录波数据中线路电流和电压的采样数据，并使用克拉克变换计算模态分量：
9、
10、式中，δua、δub和δuc分别为故障发生时的电压a、b、c三相增量，δu(0)为电压增量的零模分量，δu(1)和δu(2)分别为电压增量的空中模式第一和第二分量；同理得电流增量的零模分量δi(0)，电流增量的空中模式第一和第二分量δi(1)和δi(2)；
11、s12，根据模态变换后的电压、电流增量的空中模式第一和第二分量，在模态域中计算出前向和后向行波信号：
12、
13、式中，p1和p2分别为后向和前向行波信号；上标k表示所用的传播模式，k为0、1或2；zc表示输电线路中的复阻抗。
14、进一步地，所述的步骤s2中，对前向和后向行波信号进行处理，将方向性纳入其中，得到故障辨别公式：
15、
16、式中，xf和xr分别为纳入方向性后的后向和前向行波信号，ω为采样的数字角频率；
17、如果信号xf和xr都超过预定的设定值，则会检测到故障情况；故障的方向性将根据信号xf和xr的先后顺序确定，即先超过设定值的信号方向为故障方向。
18、进一步地，所述的步骤s3包括：
19、s31，计算前向和后向行波信号各自样本组的平均值：
20、
21、式中，和分别为前向和后向行波信号各自样本组的平均值，n为样本总数，δt为采样时间间隔，m为样本总数中的第m个样本；
22、s32，计算前向和后向行波信号之间的相关性：
23、
24、式中，为前向和后向行波信号之间的相关性；
25、s33，利用出现最大相关性的经过时间确定与故障点的距离：
26、
27、式中，xrf为故障测距结果，(t2-t1)为出现最大相关性的经过时间，v为故障行波的传播速度。
28、第二方面，本专利技术提供一种输电线路行波故障定位系统，其包括：
29、行波信号计算单元：获取交流输电线路电流和电压的采样数据，采用模态变换中的克拉克变换来处理电压和电流，计算其模态分量，在模态域中计算前向和后向行波信号；
30、故障检测单元：对前向和后向行波信号进行处理，将方向性纳入其中，用于检测故障情况及故障的方向性；
31、故障距离确定单元：计算前向和后向行波信号之间的相关性，利用出现最大相关性的经过时间确定与故障点的距离。
32、第三方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述输电线路行波故障定位方法的步骤。
33、第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述输电线路行波故障定位方法的步骤。
34、本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术使用交流输电线路一个终端的测量值，避免了长期存在的同步问题；在分析输电线路中的行波传播时，采用模态变换来处理电压和电流，简化了数值计算，与单相系统十分相似，可以忽略相间互感引起的耦合现象。模态变换矩阵可获得三种传播模式、两种空中模式和一种零模式，本专利技术利用空中模式第一分量和第二分量估算输电线路发生故障时的故障距离，空中模式不受频率影响，其传播速度非常接近光速，提高了交流输电线路故障测距的精度和故障定位精度。本专利技术对于提高交流输电系统运行的可靠性，减少输电线路故障造成的经济损失等均具有重要实用价值。
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1.一种输电线路行波故障定位方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的输电线路行波故障定位方法，其特征在于，所述的步骤S1包括：
3.根据权利要求2所述的输电线路行波故障定位方法，其特征在于，所述的步骤S2中，对前向和后向行波信号进行处理，将方向性纳入其中，得到故障辨别公式：
4.根据权利要求2所述的输电线路行波故障定位方法，其特征在于，所述的步骤S3包括：
5.一种输电线路行波故障定位系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的输电线路行波故障定位系统，其特征在于，所述的行波信号计算单元，用于：
7.根据权利要求6所述的输电线路行波故障定位系统，其特征在于，所述的故障检测单元中，对前向和后向行波信号进行处理，将方向性纳入其中，得到故障辨别公式：
8.根据权利要求5所述的输电线路行波故障定位系统，其特征在于，所述的故障距离确定单元，用于：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种输电线路行波故障定位方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的输电线路行波故障定位方法，其特征在于，所述的步骤s1包括：
3.根据权利要求2所述的输电线路行波故障定位方法，其特征在于，所述的步骤s2中，对前向和后向行波信号进行处理，将方向性纳入其中，得到故障辨别公式：
4.根据权利要求2所述的输电线路行波故障定位方法，其特征在于，所述的步骤s3包括：
5.一种输电线路行波故障定位系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的输电线路行波故障定位系统，其特征在于，所述的行波信号计算单元，用于：
【专利技术属性】
技术研发人员：张永，谷山强，姜凯华，谢迎谱，李健，李特，雷梦飞，王振国，王少华，汤亮亮，吴敏，章涵，任华，王健，甘学义，朱浩楠，吉勇曾，吴晏紫，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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