CN106093706B - 一种输电线路故障区间确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种输电线路故障区间确定方法及系统，该方法包括：利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数；通过预设小波函数，对上述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；根据上述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；利用上述N组首波极性，确定出输电线路的故障区间。本申请公开的技术方案降低了故障区间的确定难度。

Description

一种输电线路故障区间确定方法及系统

技术领域

本发明涉及线路故障测距技术领域，特别涉及一种输电线路故障区间确定方法及系统。

背景技术

目前，输电线路上故障测距方法包括行波法和阻抗法。其中，阻抗法由于受到过度电阻以及线路结构等因素的影响，其测距精度并不理想。而行波法是利用故障行波信号的传播时差来进行故障点定位，该方法计算精度较高，具有较好的适应性，得到了广泛的使用。

在采用行波法进行故障测距的过程中，需要先确定出故障区间，然后结合检测装置的具体位置以及检测装置接收到的首波时差，以最终求得故障点的具体位置。然而，现有技术中，在故障区间进行确定时的难度较大，从而增加了故障定位整个过程的难度。

综上所述可以看出，如何降低故障区间的确定难度是目前有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种输电线路故障区间确定方法及系统，降低了故障区间的确定难度。其具体方案如下：

一种输电线路故障区间确定方法，包括：

利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对所述输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数；

通过预设小波函数，对所述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；

根据所述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；

利用所述N组首波极性，确定出所述输电线路的故障区间。

优选的，所述N台电流行波检测装置的安置规则为：

将所述N台电流行波检测装置中的任意两台电流行波检测装置分别安置在所述输电线路的线路两端，将剩余的N-2台电流行波检测装置安置在所述线路两端之间的线路上。

优选的，所述将剩余的N-2台电流行波检测装置安置在所述线路两端之间的线路上的过程，包括：

将剩余的N-2台电流行波检测装置等间距地安置在所述线路两端之间的线路上。

优选的，所述利用所述N组首波极性，确定出所述输电线路的故障区间的过程，包括：

按照所述N台电流行波检测装置的安置顺序，依次检查每台电流行波检测装置所对应的首波极性，若所述N台电流行波检测装置中的第i台电流行波检测装置所对应的首波极性与第1台电流行波检测装置所对应的首波极性相同，并且，第i+1台电流行波检测装置所对应的首波极性与所述第1台电流行波检测装置所对应的首波极性相反，则确定所述输电线路上的故障位置位于所述第i台电流行波检测装置和所述第i+1台电流行波检测装置之间；其中，i为小于N的正整数。

优选的，所述预设小波函数为：

y(t)＝sin(2πw₀t)*e^-α|t|；

式中，w₀表示所述预设小波函数的中心频率，α表示衰减系数。

本发明还公开了一种输电线路故障定位方法，包括前述公开的输电线路故障区间确定方法；还包括：

利用所述故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差，计算出相应的故障距离。

本发明进一步公开了一种输电线路故障区间确定系统，包括：

故障信号检测设备，用于利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对所述输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数；

小波奇异值检测模块，用于通过预设小波函数，对所述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；

首波极性分析模块，用于根据所述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；

故障区间确定模块，用于利用所述N组首波极性，确定出所述输电线路的故障区间。

优选的，所述预设小波函数为：

y(t)＝sin(2πw₀t)*e^-α|t|；

式中，w₀表示所述预设小波函数的中心频率，α表示衰减系数。

本发明还进一步公开了一种输电线路故障定位系统，包括前述公开的输电线路故障区间确定系统；还包括：

故障距离计算模块，用于利用所述故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差，计算出相应的故障距离。

本发明中，输电线路故障区间确定方法包括：利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数；通过预设小波函数，对上述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；根据上述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；利用上述N组首波极性，确定出输电线路的故障区间。可见，本发明中利用预设小波函数得到的小波系数序列中小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致，这样，便可根据每组小波系数序列中小波系数的正负性来判断出每台电流行波检测装置所检测到的故障行波的首波极性，进而根据每组小波系数序列对应的首波极性，并结合上述公开的小波系数的正负性与首波极性保持一致的特性，便可简单快捷地确定出输电线路的故障区间。也即，本发明公开的技术方案降低了故障区间的确定难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种输电线路故障区间确定方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种输电线路故障区间确定系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种输电线路故障区间确定方法，参见图1所示，该方法包括：

步骤S11：利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数。

其中，上述N台电流行波检测装置是预先安置在输电线路上的，用于对故障行波信号进行信号采样。每台电流行波检测装置的信号采样率均相同。

步骤S12：通过预设小波函数，对上述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列。

由上可知，上述预设小波函数是用于进行小波奇异值检测的，并且在进行小波奇异值检测后得到的小波系数序列中，小波系数的正负性与故障行波的首波极性保持一致。也即，当故障行波的首波极性为正极性，则对应的小波系数为整数；当故障行波的首波极性为负极性，则对应的小波系数为负数。

步骤S13：根据上述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性。

步骤S14：利用上述N组首波极性，确定出输电线路的故障区间。

可以理解的是，根据输电线路上电流行波检测装置的安置顺序，依次对每台电流行波检测装置各自对应的首波极性进行检查，以确定出首波极性出现反转的两台相邻的电流行波检测装置，也即，这两台相邻的电流行波检测装置所对应的首波极性刚好相反，则由此可以将这两台相邻的电流行波检测装置之间的线路区间确定为输电线路上的故障区间。

本发明实施例中，输电线路故障区间确定方法包括：利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数；通过预设小波函数，对上述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；根据上述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；利用上述N组首波极性，确定出输电线路的故障区间。可见，本发明实施例中利用预设小波函数得到的小波系数序列中小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致，这样，便可根据每组小波系数序列中小波系数的正负性来判断出每台电流行波检测装置所检测到的故障行波的首波极性，进而根据每组小波系数序列对应的首波极性，并结合上述公开的小波系数的正负性与首波极性保持一致的特性，便可简单快捷地确定出输电线路的故障区间。也即，本发明实施例公开的技术方案降低了故障区间的确定难度。

本发明实施例公开了一种具体的输电线路故障区间确定方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

上一实施例步骤S11中的N台电流行波检测装置的安置规则为：将N台电流行波检测装置中的任意两台电流行波检测装置分别安置在输电线路的线路两端，将剩余的N-2台电流行波检测装置安置在线路两端之间的线路上。

其中，上述将剩余的N-2台电流行波检测装置安置在线路两端之间的线路上的过程，包括：将剩余的N-2台电流行波检测装置等间距地安置在线路两端之间的线路上。

另外，上一实施例步骤S14中，利用N组首波极性，确定出输电线路的故障区间的过程，具体包括：按照上述N台电流行波检测装置的安置顺序，依次检查每台电流行波检测装置所对应的首波极性，若上述N台电流行波检测装置中的第i台电流行波检测装置所对应的首波极性与第1台电流行波检测装置所对应的首波极性相同，并且，第i+1台电流行波检测装置所对应的首波极性与第1台电流行波检测装置所对应的首波极性相反，则确定输电线路上的故障位置位于第i台电流行波检测装置和第i+1台电流行波检测装置之间；其中，i为小于N的正整数。可以理解的是，上述i值的取值可以是1至N-1中的任一数值。并且，上述第i台和第i+1台电流行波检测装置的表述中所暗含的排列顺序与上述N台电流行波检测装置的安置顺序保持一致。

更具体的，上一实施例步骤S12中，预设小波函数具体可以为：

y(t)＝sin(2πw₀t)*e^-α|t|；

式中，w₀表示预设小波函数的中心频率，w₀通常的取值为5，α表示衰减系数，α通常的取值为10倍的信号采样率。经过上式中的预设小波函数得到的N组小波系数序列中，小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致。

相应的，本发明实施例公开了一种输电线路故障区间确定系统，参见图2所示，该系统包括：

故障信号检测设备21，用于利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数；

小波奇异值检测模块22，用于通过预设小波函数，对上述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；

首波极性分析模块23，用于根据上述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；

故障区间确定模块24，用于利用上述N组首波极性，确定出输电线路的故障区间。

由上可知，上述预设小波函数是用于进行小波奇异值检测的，并且在进行小波奇异值检测后得到的小波系数序列中，小波系数的正负性与故障行波的首波极性保持一致。也即，当故障行波的首波极性为正极性，则对应的小波系数为整数；当故障行波的首波极性为负极性，则对应的小波系数为负数。

优选的，上述预设小波函数具体为：

y(t)＝sin(2πw₀t)*e^-α|t|；

式中，w₀表示预设小波函数的中心频率，α表示衰减系数。经过上式中的预设小波函数得到的N组小波系数序列中，小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致。

关于上述各个模块更具体的工作内容可参考前述实施例中的相关部分，在此不再进行赘述。

可见，本发明实施例中利用预设小波函数得到的小波系数序列中小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致，这样，便可根据每组小波系数序列中小波系数的正负性来判断出每台电流行波检测装置所检测到的故障行波的首波极性，进而根据每组小波系数序列对应的首波极性，并结合上述公开的小波系数的正负性与首波极性保持一致的特性，便可简单快捷地确定出输电线路的故障区间。也即，本发明实施例公开的技术方案降低了故障区间的确定难度。

本发明实施例进一步公开了一种输电线路故障定位方法，包括前述实施例中公开的输电线路故障区间确定方法；还包括：利用故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差，计算出相应的故障距离。

其中，如何利用故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差来进行故障距离的计算，是现有技术中已公开的技术手段，在此不再展开赘述。

相应的，本发明实施例还公开了一种输电线路故障定位系统，包括前述实施例中公开的输电线路故障区间确定系统；还包括：

故障距离计算模块，用于利用故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差，计算出相应的故障距离。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种输电线路故障区间确定方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种输电线路故障区间确定方法，包括：利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对所述输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数，其特征在于，所述方法还包括：

通过预设小波函数，对所述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；

根据所述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；

利用所述N组首波极性，确定出所述输电线路的故障区间。

2.根据权利要求1所述的输电线路故障区间确定方法，其特征在于，所述N台电流行波检测装置的安置规则为：

将所述N台电流行波检测装置中的任意两台电流行波检测装置分别安置在所述输电线路的线路两端，将剩余的N-2台电流行波检测装置安置在所述线路两端之间的线路上。

3.根据权利要求2所述的输电线路故障区间确定方法，其特征在于，所述将剩余的N-2台电流行波检测装置安置在所述线路两端之间的线路上的过程，包括：

将剩余的N-2台电流行波检测装置等间距地安置在所述线路两端之间的线路上。

4.根据权利要求1所述的输电线路故障区间确定方法，其特征在于，所述利用所述N组首波极性，确定出所述输电线路的故障区间的过程，包括：

按照所述N台电流行波检测装置的安置顺序，依次检查每台电流行波检测装置所对应的首波极性，若所述N台电流行波检测装置中的第i台电流行波检测装置所对应的首波极性与第1台电流行波检测装置所对应的首波极性相同，并且，第i+1台电流行波检测装置所对应的首波极性与所述第1台电流行波检测装置所对应的首波极性相反，则确定所述输电线路上的故障位置位于所述第i台电流行波检测装置和所述第i+1台电流行波检测装置之间；其中，i为小于N的正整数。

5.根据权利要求1至4任一项所述的输电线路故障区间确定方法，其特征在于，所述预设小波函数为：

y(t)＝sin(2πw₀t)*e^-α|t|；

式中，w₀表示所述预设小波函数的中心频率，α表示衰减系数。

6.一种输电线路故障定位方法，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的输电线路故障区间确定方法；还包括：

利用所述故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差，计算出相应的故障距离。

7.一种输电线路故障区间确定系统，包括：故障信号检测设备，用于利用预先安置在输电线路的N台电流行波检测装置，对所述输电线路上故障点产生的故障行波信号进行信号采样，得到N组故障行波信号，其中，N为不小于2的整数，其特征在于，所述系统还包括：

小波奇异值检测模块，用于通过预设小波函数，对所述N组故障行波信号分别进行小波奇异值检测，以得到小波系数的正负性与故障行波的首波极性均保持一致的N组小波系数序列；

首波极性分析模块，用于根据所述N组小波系数序列中小波系数的正负性，分析每台电流行波检测装置检测到的故障行波的首波极性，相应地得到N组首波极性；

故障区间确定模块，用于利用所述N组首波极性，确定出所述输电线路的故障区间。

8.根据权利要求7所述的输电线路故障区间确定系统，其特征在于，所述预设小波函数为：

y(t)＝sin(2πw₀t)*e^-α|t|；

式中，w₀表示所述预设小波函数的中心频率，α表示衰减系数。

9.一种输电线路故障定位系统，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的输电线路故障区间确定系统；还包括：

故障距离计算模块，用于利用所述故障区间、电流行波检测装置的安置位置以及电流行波检测装置对应的首波时差，计算出相应的故障距离。