CN104297626A - 基于压缩传感技术的故障定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示故障定位装置，包括故障信号捕获单元，当该电力系统的电力传输线发生故障时，该故障信号捕获单元用于在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；信号压缩传感单元，基于压缩传感技术对该故障信号捕获单元捕获的故障信号进行压缩传感处理；信号传输单元，用于将压缩传感处理后的信号进行传输或存储；信号重构单元，基于该压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及故障位置计算单元，基于重构的故障信号计算该故障点的位置。本发明还揭示有故障定位方法。

Description

基于压缩传感技术的故障定位装置及方法

技术领域

本发明公开的实施方式涉及电力系统上的故障定位装置和方法。

背景技术

在电力系统中，例如在下一代智能电网的实现中，故障的自动定位已经成为一个非常重要的环节。自动故障定位的目标是在故障发生后通过故障点产生的故障信号来快速定位该故障点，以免使该故障影响整个电力系统的正常工作或损坏电力系统设备。

最常见的电力系统故障为短路故障，通常发生在输电网或配电网的电力传输线上。传统的故障定位是通过人工巡线的方式查找出故障发生的位置，这种人工的方法效率极低且成本很高。为此，需要设计自动化的故障定位装置及方法来完成故障定位。

现有的一些自动故障定位技术通常分为两大类，分别为阻抗法(impedance-based method)和行波法（traveling wave method）。该两种方法均是分析从一个故障点到一个信号测量点之间的距离。阻抗法是根据计算从信号测量点到故障点之间的总的阻抗或电抗来评估故障点的位置，但由于电力传输线上的阻抗或电抗不是绝对均匀的，故应用此种方法的测试精度不高，很难满足精确定位的要求。

行波法是根据在故障点产生的行波或主动的检测信号在故障点反射的行波在电力传输线中的传播时间来计算故障点的位置的，尽管应用该方法避免了电力传输线本身特征不确定的影响，但若要获得较高的精度，需要较高的数据采样率。对于数字测量系统而言，决定精度的一个关键因素就是采样率的高低，根据尼奎斯特（Nyquist）采样定律，采样率需要大于原始信号的最大设定频率的两倍才能获得较高的精度。然而，较高的数据采样率必然要求故障定位装置在设计上满足高采样率要求，并且在后续数据传输或存储时需要传输或存储较大数量级的数据，从而带来传输带宽和存储空间的要求。而且还会提高数据传输或存储等过程中的电能消耗。

因此，有必要提供一种改进的故障定位装置及方法以解决至少上述技术问题。

发明内容

有鉴于上述提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种故障定位装置。该故障定位装置包括：

故障信号捕获单元，当该电力系统的电力传输线发生故障时，该故障信号捕获单元用于在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；

信号压缩传感单元，基于压缩传感技术对该故障信号捕获单元捕获的故障信号进行压缩传感处理；

信号传输单元，用于将压缩传感处理后的信号进行传输或存储；

信号重构单元，基于该压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及

故障位置计算单元，基于重构的故障信号计算该故障点的位置。

本发明的另一个方面在于提供一种故障定位方法。该故障定位方法包括：

在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；

基于压缩传感技术对该捕获的故障信号进行压缩传感处理；

基于压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及

基于重构的故障信号计算该故障点的位置。

本发明提供的故障定位装置及方法，通过将压缩传感技术与行波法故障定位方法进行结合，即对通过行波法捕获的故障信号进行压缩传感处理后再进行后续的重构及定位计算，从而使信号的采样率较现有的尼奎斯特采样方法的采样率大大降低，进而也使信号的传输与存储要求大大降低了，同时也减小了因信号传输与存储过程而需要的能量损耗。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明应用于电力系统中的故障定位装置的一种实施方式的模块示意图。

图2a所示为在一个电力系统中当电力传输线上发生故障时一个行波信号从故障点产生并向一个信号测量点传输的示意图。

图2b所示在一个电力系统中当电力传输线上发生故障时一个行波信号从故障点产生并分别向两个信号测量点传输的示意图。

图3a为图2a中的产生的行波信号的波形示意图。

图3b为图3a中方框内波形的放大图。

图4所示为图1的故障定位装置中的信号预处理单元的一种实施方式的示意图。

图5a所示为图1的电力系统在故障点产生的故障信号的波形示意图。

图5b所示为图5a的故障信号经过预处理后的波形示意图。

图6所示为图1的故障定位装置中的信号压缩传感单元的一种实施方式的示意图。

图7a所示为图6所示的信号压缩传感单元中的一个信号处理通道的一种实施方式的信号流程框图。

图7b所示为图6所示的信号压缩传感单元中的一个信号处理通道的另一种实施方式的信号流程框图。

图8所示为本发明应用于电力系统中的故障定位方法的一种实施方式的流程示意图。

图9分别所示为对应图5b信号六组模拟仿真的重构图像。

图10所示为本发明应用于电力系统中的故障定位装置的另一种实施方式的模块示意图。

图11所示为在一个电力系统中当电力传输线上发生故障时一个主动的检测信号从一个信号测量点注入，向故障点传输并反射的示意图。

图12为应用图10故障定位装置的产生的故障信号的波形示意图。

具体实施方式

本发明揭露的一个或者多个实施方式涉及压缩传感信号处理机制，以用于处理电力系统发生故障时故障点的定位问题。其中，该术语“压缩传感（compressed sensing,CS）”为一种信号处理技术，用于高效的获取并重构信号。本发明将应用压缩传感技术解决电力系统发生故障时需要快速、及时地处理大容量的故障信号的问题。

以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。

图1所示为本发明应用于电力系统中的故障定位装置的一种实施方式10的模块示意图。在下面的描述中，为了更好的理解本发明的较佳实施方式，该电力系统的其他部分均未示意出来。该电力系统可以为任何类型的电力系统，例如城市电网系统、农村电网系统等。可以容易理解的是，该故障定位装置10可以被设置于任何合适的检测位置上进行故障定位检测。例如，该故障定位装置10可以被设置于电力系统中的一个变电站中。

在图1所示的实施方式中，该故障定位装置10包括一个故障信号捕获单元11、一个信号预处理单元12、一个信号压缩传感单元13、一个信号传输单元14、一个信号重构单元15及一个故障定位计算单元16。

在一些实施方式中，该故障定位装置10基于压缩传感技术并结合A类型行波法或B类型行波法来计算电力系统中电力传输线上的故障点的位置。在其他实施方式中，该故障定位装置10还可基于压缩传感技术并结合其它类型的行波法来计算故障点位置，后续对应图11的段落将给出结合C类型行波法的实施例。

该故障信号捕获单元11用于在电力系统的电力传输线上设置一个信号测量点。图2a所示为在一个电力系统中设置了一个信号测量点“M”。在一些实施方式中，该信号测量点“M”为在电力系统中的一个变电站中选取的测量点。其他实施方式中，该信号测量点“M”还可在电力系统上的电力传输线的其他地方进行选取，如在电力传输线的节点上进行设置等。当一个故障（如短路故障）发生时，该故障点“F”位于该信号测量点“M”与另一远端点“N”之间，且在该故障点“F”处将产生一个电流或电压信号的突变，该突变将导致该故障点“F”处产生一个行波信号21（即故障信号），且该故障信号21由该故障点“F”处向该信号测量点“M”处传播，然后再从该信号测量点“‘“M”处反射回该故障点“F”，并依次往复（参见图2a）。该往返传播于该故障点“F”与信号测量点“M”之间的故障信号21即被在后续的信号处理过程中用于计算故障点“F”的具体位置，例如基于压缩传感技术并结合A类型行波法进行计算。

在另一个实施方式中，该故障信号捕获单元11用于在电力系统的电力传输线上设置一对信号测量点，例如分别设置测量点“M”及“N”，基于压缩传感技术并结合B类型行波法进行计算。图2b所示为在一个电力系统中设置了两个信号测量点“M”及“N”。当一个故障（如短路故障）发生时，该故障点“F”位于该信号测量点“M”与“N”之间，且在该故障点“F”处将产生一个电流或电压信号的突变，该突变将导致该故障点“F”处产生一个行波信号21（即故障信号），且该故障信号21由该故障点“F”处分别向该信号测量点“M”及“N”处传播（参见图2b）。该传播于该故障点“F”与信号测量点“M”之间的故障信号21及传播于该故障点“F”与信号测量点“N”之间的故障信号21即被在后续的信号处理过程中用于计算故障点“F”的具体位置，例如基于压缩传感技术并结合B类型行波法进行计算。

对于图2a所示的A类型行波法，假设该故障信号21第一次从该故障点“F”到达信号测量点“M”是在第一时间点t₁，该故障信号21第二次从该故障点“F”到达信号测量点“M”是在第二时间点t₂，该故障点“F”到信号测量点“M”之间的故障位置距离L₁可通过如下公式计算得出：L₁=[(t₂-t₁)/2]*v---(1)，其中v代表该故障信号21在电力传输线中的传播速度。

对于图2b所示的B类型行波法，假设该故障信号21第一次从该故障点“F”到达信号测量点“M”是在第一时间点t₁，该故障信号21第一次从该故障点“F”到达信号测量点“N”是在第二时间点t₂，该故障点“F”到信号测量点“M”之间的故障位置距离L₁可通过如下公式计算得出：L₁=[L+v(t₂-t₁)]/2---(2)，其中v代表该故障信号21在电力传输线中的传播速度，L为该对信号测量点“M”及“N”之间的距离，其为已知值。

请参考图3a，为图2a中的产生的故障信号21的波形示意图。作为一个例子，图3a示意了在大约t=3ms的时候产生该故障信号21，即在大约t=3ms时故障发生了。为了方便解释，图3b示意了图3a中方框内波形的放大图，且调整了时间原点。图3b中产生的呈阶梯状的波形图正是由于该故障信号21在该故障点“F”与测量点“M”之间的来回传输而产生的。因此，每两个阶梯信号之间的时间差即代表由故障点“F”到测量点“M”传输的故障信号21的一个传输来回时间。该传输来回时间被用于根据上述公式（1）计算故障点“F”与测量点“M”之间的距离。对于B类型行波法也应用相似的方法计算，这里不再赘述。

该故障信号捕获单元11还用于捕获该故障信号21（例如图3b示意的信号），即在测量点“M”处捕获从故障点“F”处传输的故障信号21。该信号预处理单元12用于接收该故障信号捕获单元11捕获的故障信号21并对其进行信号的预处理，以便于后续进行信号的压缩传感处理。在一些实施方式中，如果经该故障信号捕获单元11捕获的故障信号21可直接进行后续的压缩传感处理，则可不设置该信号预处理单元12。在非限定的实施方式中，应用该A类型及B类型行波法所捕获的故障信号21通常需要进行预处理步骤，但不绝对，有时也不需要进行预处理步骤。而应用C类型行波法所捕获的故障信号21通常可不需要进行预处理步骤，但有时仍需要进行预处理，具体根据实际的信号处理要求而定。

参考图4，为该信号预处理单元12的一种实施方式的示意图。该信号预处理单元12包括一个信号输入端‘A’及一个信号输出端‘B’。该信号输入端‘A’用于接收由该故障信号捕获单元11捕获的故障信号，该信号输出端‘B’则用于将预处理后的故障信号输出出去。为了对捕获的故障信号，如图3b所示的故障信号进行预处理操作，该信号预处理单元12进一步包括一个延迟器122及一个减法元件124。该信号输入端‘A’通过该减法元件124与该信号输出端‘B’相连，该延迟器122连接在该输入端‘A’与该减法元件124之间。在其他实施方式中，该信号预处理单元12可能还包括其他预处理元件，例如信号滤波元件、信号去噪元件等。

为了方便解释，该捕获的故障信号被表示为x₀(t)，例如为一个阶梯波形信号（参见图5a），预处理后的信号被表示为x(t)，例如为一个脉冲信号（参见图5b）。该延迟器122用于将该输入信号x₀(t)延迟一个预设的时间段T，其中1/T≥2f_m，f_m为该故障信号x₀(t)中最大的设定频率，即该时间段T等于或小于该故障信号x₀(t)的尼奎斯特采样时间，该最大的设定频率为需要记录的最大频率，该最大频率的选取满足实际的检测需要即可，检测要求高时，可设定较高的最大频率，检测要求低时，最大频率可相应降低，具体根据实际需要调整。该减法元件124用于将该输入信号x₀(t)与延迟后的信号x₀(t-T)进行相减后输出，即输出端‘B’输出的信号为x(t)=x₀(t)-x₀(t-T)。如此，该输出信号x(t)由原始的阶梯波形信号x₀(t)变为了一个脉冲信号，该脉冲信号x(t)不管是在时域还是频域上相较于原始信号x₀(t)均更稀疏（sparser），即更加有利于进行压缩传感处理。其他实施方式中，该原始信号x₀(t)还可通过其他合适的装置或算法进行稀疏化处理，以方便后续压缩传感处理。

参考图6，为信号压缩传感单元13的一种实施方式的示意图。该信号压缩传感单元13基于压缩传感技术，即同时采集与压缩该预处理后的信号x(t)。在该实施方式中，该信号压缩传感单元13包括一个用于接收该预处理后的信号x(t)的输入端‘C’及多路条信号处理通道131。每一个信号处理通道131具有类似的配置，故后续仅详细描述其中之一。

参考图7a，为其中一个信号处理通道131的一种实施方式的示意图。该信号处理通道131包括一个乘法器1311、一个积分器1312、一个模数转换器1313及一个随机脉冲产生器1314。

该乘法器1311接收该预处理后的信号x(t)及由该随机脉冲产生器1314产生的一个随机混合脉冲信号P(t)，并将该两信号x(t)及P(t)进行相乘处理。在一些实施方式中，该随机混合脉冲信号P(t)基于如下公式产生：

P(t)＝Σ_n∈ZP_nP_o(t-nT)---(3)

其中，P_n为一个随机+/-1序列（或0/1序列，或其他多水平的随机序列），该随机脉冲产生器1314还可能事先预编码成已知的随机序列。P_o(t)为幅值为T的矩形脉冲（P_o(t)满足0≤t≤T），n为自然数。该乘积x(t)P(t)产生后传输至该积分器1312。

该积分器1312用于在时间段LRT内对该乘积x(t)P(t)进行累加处理（这里用积分算法进行累加处理）。其中，L为该多路信号处理通道131的数量，R为一个预设的压缩比，该压缩比R大于1，即将信号x(t)进行一定比率的压缩，以降低需要采集存储和传输的信号量，压缩比越大，后续需要处理的信号量就越小。该模数转换器1313用于对该积分器1312输出的信号进行采样，采样率为原始信号x(t)的尼奎斯特采样率的1/LR。其中，输出信号y_m与输入信号x(t)之间的关系大致等效为以下离散时间系统：

$y_m=\underset{n=\mathrm{mLR}}{\overset{(m+1)\mathrm{LR}-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_n{P}_n$

其中，x_n为输入信号x(t)的离散表示，y_m为以随机数P_n为系数的x_mLR,…,x_mLR+(LR-1)随机线性组合。在其他实施方式中，该积分器1312还可被其他信号整合模块替代，例如在图7b的实施方式中，该积分器1312被一个模拟滤波器所替代，同样完成信号的累加处理。

再次参考图6，该每一个信号处理通道131均包括一个乘法器1311、一个信号整合模块1312及一个模数转换器1313。该L个信号处理通道131基于不同的随机混合脉冲信号[P₁(t),P₂(t),..P_L(t)]共同分别接收同一输入信号x(t)，即通过信号整合模块1312完成信号的累加处理。该L个信号处理通道131的模数转换器1313的采样时间点分别为mLRT,(mL+1)RT,…,(mL+L-1)RT，即任意两个信号处理通道131的采样值均不重叠，例如y_m1与y_m2之间不重叠。

由上可知，每一个信号处理通道131的采样频率f_s仅为传统尼奎斯特采样频率f₀的1/LR倍，即该L个信号处理通道131的整体采样频率f为传统尼奎斯特采样频率f₀的1/R倍。也就是说，相较于传统的信号采样方法，应用本发明方法，可将采样频率降低R倍，进而也使信号的传输与存储要求大大降低了，同时也减小了因信号传输与存储而需要的能量损耗。

请再次参考图1，该信号传输单元14用于将从该压缩传感单元13采样的信号进行传输至该信号重构单元15。在一些实施方式中，该信号传输单元14还可包括信号存储元件，用于临时存储采样的信号。由于该采样的信号是基于压缩传感技术获得的，因此上述信号的传输或存储的要求大大降低，由此可提高效率。在其他实施方式中，该信号存储或传输的过程中，可能还包含数据编码及解码等处理步骤，这里不详细说明。

该信号重构单元15用于对原始的故障信号21或者经过预处理后的故障信号（例如图5b中的信号）进行重构运算。该重构运算可通过合适的算法进行，例如基追踪（basispursuit,BP)算法、正交匹配追踪（orthogonal matchingpursuit,OMP)算法、最小角度拟合（least angle regression,LARS)算法、总变差(total variation,TV)算法等，这里不作详细说明。

请参考图9，为对应图5b信号的六组模拟仿真的重构图像。该六组模拟仿真的重构图像具有不同的压缩比R、信号处理通道数量L及每一个信号处理通道131的采样频率f_s。具体地，在图9的‘a’仿真图像中，R=2,L=16,f_s=32kHz，相对应的均方误差为0.17018；在图9的‘b’仿真图像中，R=2,L=8,f_s=64kHz，相对应的均方误差为0.20462；在图9的‘c’仿真图像中，R=2,L=4,f_s=128kHz，相对应的均方误差为0.33059；在图9的‘d’仿真图像中，R=4,L=16,f_s=16kHz，相对应的均方误差为0.38666；在图9的‘e’仿真图像中，R=4,L=8,f_s=32kHz，相对应的均方误差为0.40301；在图9的‘f’仿真图像中，R=4,L=4,f_s=64kHz，相对应的均方误差为0.97493。上述仿真结果均满足重构后的信号处理需要，可见应用本发明故障定位装置10可满足数据的重构要求。

该故障定位计算单元16用于基于上述重构的数据计算该故障点‘F’的具体位置。可以理解的是，通过合适的故障定位算法，例如上述提及的‘A’类型或‘B’类型行波法计算故障点‘F’的位置，具体计算过程不再赘述。

请参考图8，为本发明应用于电力系统中的故障定位方法80的一种实施方式的流程示意图。对应于执行该故障定位装置10中的故障信号捕获单元11、信号预处理单元12、信号压缩传感单元13、信号传输单元14、信号重构单元15及故障定位计算单元16，该方法80包括步骤81：捕获故障信号；步骤82：预处理故障信号；步骤83：压缩传感预处理后的故障信号；步骤84：传输压缩传感后的故障信号；步骤85：重构故障信号；步骤86：基于重构数据计算故障位置。根据上述说明可知，在一些实施方式中，该步骤82也可根据需要省略。

请参考图10，为本发明应用于电力系统中的故障定位装置的另一种实施方式100的模块示意图。相较于图1的实施方式10，该故障定位装置100也包括一个故障信号捕获单元110、一个信号压缩传感单元130、一个信号传输单元140、一个信号重构单元150及一个故障定位计算单元160，但删除了信号预处理单元。

该故障信号捕获单元110用于在电力系统的电力传输线上设置一个信号测量点。图11所示为在一个电力系统中设置了一个信号测量点“M”。在一些实施方式中，该信号测量点“M”为在电力系统中的一个变电站中选取的测量点。其他实施方式中，该信号测量点“M”还可在电力系统上的电力传输线的其他地方进行选取，如在电力传输线的节点上进行设置等。在检测过程中，该故障信号捕获单元110主动产生一个检测信号111，并将该主动检测信号111从该信号测量点“M”注入并向一个远端点“N”处传输。当一个故障（如短路故障）发生时，且该故障点“F”位于该信号测量点“M”与远端点“N”之间，该主动的检测信号111将被在该故障点“F”反射形成故障信号后传输回该信号测量点“M”，然后再从该信号测量点“‘“M”处反射回该故障点“F”，并依次往复（参见图11）。该往返传播于该故障点“F”与信号测量点“M”之间的主动检测信号（亦故障信号）111即被在后续的信号处理过程中用于计算故障点“F”的具体位置，例如基于压缩传感技术并结合C类型行波法。与之前A或B类型行波法相比，该C类型行波法主动地产生一个检测信号111在经故障点反射成故障信号，在一些实施方式中，该主动的检测信号111为脉冲波信号，如此一来可不对该检测信号111进行预处理即可满足后续压缩传感处理的需要。

请参考图12，为应用图10故障定位装置110的产生的故障信号的波形示意图。图12中的故障信号的波形与图5b预处理后的脉冲信号的波形相似，且后续的处理过程也相似，这里不再赘述。其他实施方式中，该主动的故障信号111还可根据需要选取其他类型的信号，不拘泥于本实施方式给出的例子。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (20)

1.一种故障定位装置，用于定位电力系统中的故障位置，其特征在于：该故障定位装置包括：

故障信号捕获单元，当该电力系统的电力传输线发生故障时，该故障信号捕获单元用于在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；

信号压缩传感单元，基于压缩传感技术对该故障信号捕获单元捕获的故障信号进行压缩传感处理；

信号传输单元，用于将压缩传感处理后的信号进行传输或存储；

信号重构单元，基于该压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及

故障位置计算单元，基于重构的故障信号计算该故障点的位置。

2.如权利要求1所述的故障定位装置，其特征在于：该故障信号在该故障点处产生并传输至该第一信号测量点。

3.如权利要求2所述的故障定位装置，其特征在于：该故障定位装置还包括信号预处理单元，用于将捕获的故障信号预处理为脉冲信号后再进行压缩传感处理。

4.如权利要求3所述的故障定位装置，其特征在于：该信号预处理单元包括：

延迟器，用于将该捕获的故障信号延迟一个预设的时间段T，其中1/T≥2f_m，f_m为该故障信号中最大的设定频率；及

减法器，用于将该捕获的故障信号与延迟后的信号进行相减后输出。

5.如权利要求1所述的故障定位装置，其特征在于：该故障信号捕获单元还用于主动在该第一信号测量点处注入一个检测信号并沿电力传输线进行传播，该故障信号为该主动的检测信号在该故障点处反射后的信号。

6.如权利要求1所述的故障定位装置，其特征在于：该故障信号捕获单元还用于在一个预设的第二信号测量点处捕获来自故障点的故障信号，该故障点位于该第一信号测量点与第二信号测量点之间。

7.如权利要求1所述的故障定位装置，其特征在于：该信号压缩传感单元包括若干信号处理通道。

8.如权利要求7所述的故障定位装置，其特征在于：每一信号处理通道包括：

乘法器，用于将该捕获的故障信号与一个随机混合脉冲信号进行相乘处理；

信号整合模块，用于在时间段LRT内对上述乘积进行累加处理，其中L为该若干信号处理通道的数量，R为一个预设的压缩比，1/T≥2f_m，f_m为该故障信号中最大的设定频率；及

模数转换器，用于对该信号整合模块输出的信号进行采样，采样率为该故障信号的尼奎斯特采样率的1/LR。

9.如权利要求8所述的故障定位装置，其特征在于：该随机混合脉冲信号P(t)基于如下公式产生：P(t)＝Σ_n∈ZP_nP_o(t-nT)，其中，P_n为一个随机序列，P_o(t)为幅值为T的矩形脉冲，且0≤t≤T，n为自然数。

10.如权利要求9所述的故障定位装置，其特征在于：该L个信号处理通道的模数转换器的采样时间点分别为mLRT,(mL+1)RT,…,(mL+L-1)RT，m为自然数。

11.如权利要求8所述的故障定位装置，其特征在于：该信号整合模块包括积分器或模拟滤波器。

12.一种故障定位方法，用于定位电力系统中的故障位置，其特征在于：该故障定位方法包括：

在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；

基于压缩传感技术对该捕获的故障信号进行压缩传感处理；

基于压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及

基于重构的故障信号计算该故障点的位置。

13.如权利要求12所述的故障定位方法，其特征在于：该捕获故障信号的步骤包括：捕获在该故障点处产生并传输至该第一信号测量点处的故障信号。

14.如权利要求13所述的故障定位方法，其特征在于：在对故障信号进行压缩传感处理之前对该故障信号进行预处理。

15.如权利要求14所述的故障定位方法，其特征在于：对该故障信号进行预处理包括：

将该捕获的故障信号延迟一个预设的时间段T，其中1/T≥2f_m，f_m为该故障信号中最大的设定频率；及

将该捕获的故障信号与延迟后的信号进行相减后输出。

16.如权利要求12所述的故障定位方法，其特征在于：该捕获故障信号的步骤包括：

主动在该第一信号测量点处注入一个检测信号并沿电力传输线进行传播；及

在该主动的检测信号经该故障点处反射为一故障信号后于该第一信号测量点处捕获。

17.如权利要求12所述的故障定位方法，其特征在于：该进行压缩传感处理的步骤包括：提供若干信号处理通道同时对该故障信号进行压缩传感处理。

18.如权利要求17所述的故障定位方法，其特征在于：每一信号处理通道中进行压缩传感处理的步骤包括：

将该捕获的故障信号与一个随机混合脉冲信号进行相乘处理；

在时间段LRT内对上述乘积进行累加处理，其中L为该若干信号处理通道的数量，R为一个预设的压缩比，1/T≥2f_m，f_m为该故障信号中最大的设定频率；及

对该信号整合模块输出的信号进行采样，采样率为该故障信号的尼奎斯特采样率的1/LR。

19.如权利要求18所述的故障定位方法，其特征在于：该随机混合脉冲信号P(t)基于如下公式产生：P(t)＝Σ_n∈ZP_nP_o(t-nT)，其中，P_n为一个随机序列，P_o(t)为幅值为T的矩形脉冲，且0≤t≤T，n为自然数。

20.如权利要求19所述的故障定位方法，其特征在于：该L个信号处理通道的模数转换器的采样时间点分别为mLRT,(mL+1)RT,…,(mL+L-1)RT，m为自然数。