CN111025088B - 铁路电力线路故障定位方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种铁路电力线路故障定位方法和装置，属于铁路技术领域。该方法基于位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元，该方法包括：在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。可以在各种复杂情况下实现精确的故障定位。

Description

铁路电力线路故障定位方法和装置
技术领域
本发明涉及铁路技术领域，具体地涉及一种铁路电力线路故障定位方法和装置。
背景技术
根据铁路标准，电力系统一般设双路10kV贯通线供电，分别为10kV一级负荷贯通线路和10kV综合负荷贯通线路。高铁、城际等采用全线电缆供电，普速铁路采用架空线或架空线加电缆混合线路供电。由于铁路电力线路外部运行环境复杂，自然灾害频繁以及受本身材质质量、设备老化等因素影响，不可避免会发生永久性或瞬时性故障。目前查找故障点主要是通过逐个分合区间线路隔离开关的方法进行排查。但是这种方法费时、费力，查找一个线路故障，往往需要较长时间，致使故障区间长时间单电源运行，供电可靠性大大降低，给铁路运输带来很大安全隐患。尤其是在山区环境和雨、雪、雾、大风等气象条件不好的情况下，查找时间需要更长，工人的劳动强度更大，效率也更低。不仅如此，高铁(城际)全线采用电缆供电，以这种方式查找故障更是困难重重，且高铁(城际)天窗检修时间是在夜间，故障点不准确，查找更耗费人力、物力，效率低，明显不能满足铁路运行需求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种铁路电力线路故障定位方法和装置，该铁路电力线路故障定位方法和装置可以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种铁路电力线路故障定位方法，该方法基于位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元，该方法包括：在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，该方法还包括：判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生；在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生包括：建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生。
优选地，在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，该方法还包括：将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
本发明实施例还提供一种铁路电力线路故障定位装置，该装置包括：位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元、低频过滤单元、时间记录单元以及故障确定单元，其中，所述低频过滤单元用于在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；所述时间记录单元用于在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；所述故障确定单元用于根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，该装置还包括判断单元，用于判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生；所述时间记录单元还用于在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间；所述故障确定单元还用于根据检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生包括：建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生。
优选地，该装置还包括归一化单元，用于：在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
通过上述技术方案，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置，可以在各种复杂情况下实现精确的故障定位。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的铁路电力线路故障定位方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的行波传感器安装位置示意图；
图3是本发明另一实施例提供的行波传感器安装位置示意图；
图4是本发明一实施例提供的故障位置计算的流程图；
图5是本发明另一实施例提供的铁路电力线路故障定位方法的流程图；
图6是本发明一实施例提供的行波信号产生原因判断方法的流程图；
图7是本发明一实施例提供的铁路电力线路预警系统的结构示意图；
图8是本发明一实施例提供的铁路电力线路故障定位装置的结构示意图。
附图标记说明
1 行波信号检测单元 2 低频过滤单元
3 时间记录单元 4 故障确定单元
5 判断单元 6 归一化单元
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明一实施例提供的铁路电力线路故障定位方法的流程图。该方法基于位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元，例如位于定位区间两端的第一行波传感器和第二行波传感器，第一行波传感器和第二行波传感器构成一个定位区间，整个铁路电力线路可以有多个定位区间。具体安装位置如下：
图2是本发明一实施例提供的行波传感器安装位置示意图。如图2所示，所述铁路电力线路由电缆屏蔽层包裹。所述第一行波传感器和所述第二行波传感器连接所述电缆屏蔽层接地线。10kV电缆芯和电缆屏蔽层之间存在分布电容，当线路发生故障，故障电压行波信号通过电缆屏蔽层分布电容传输。能够槽口高频电压行波的行波传感器开环抱接电缆屏蔽层接地线，通过采集屏蔽层接地线上的高频电流反应电缆中传输的高频电压行波信号。
图3是本发明另一实施例提供的行波传感器安装位置示意图。如图3所示，所述第一行波传感器和所述第二行波传感器连接变配电设备的外壳接地线。可用于采样的变配电设备包括：配电所调压器、基站箱变、视频箱变、分区所箱变、中继站箱变、AT所箱变、岗亭箱变等各类型箱变(油浸式、干式等)。
在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，具体铁路电力线路故障定位方法包括：
步骤S11，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；
具体地，通过信号频域特征提取，使得铁路电力线路故障定位方法可以不受电力机车运行的干扰。传统故障定位方法中，采用低频信号突变量进行故障定位，电力机车运行过程中，将在牵引网产生突变的低频强电磁场，在电力线上产生耦合信号，使得故障定位误判误报故障。本实施例中将通过对采集到的信号进行频域分解，过滤低频突变量，避免误动作，例如采用小波工具对信号进行频域分解，具体方法：利用Matlab小波包工具，选择Haar母小波，将暂态信号标记到不同尺度，即对应不同频率。
步骤S12，在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；
具体地，在过滤低频突变量之后，低频的信号就可以不进行记录，只记录高频信号，例如100kHz-1MHz频带的高频信号。采用高频信号实施故障定位计算不仅避免了低频误动作，更由于高频信号波头上升沿时间更短，通常为微秒级(传统低频信号为毫秒级)，极大提高了故障定位精度，从而实现架空线路故障定位误差小于100米、电缆线路(高铁、城际)故障定位误差小于20米的目标。另外，可以采用GPS设备辅助时间记录，GPS设备可以将本地的时间和GPS卫星的时间进行同步。通过进行时间同步，可以使得记录的时间更为准确。
步骤S13，根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
具体地，如图4所示，包括：
步骤S41，计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；
具体地，可以通过以下公式进行：
Δt1＝t1-t2，Δt2＝t2-t1，其中t1为检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间，t2为检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间。
步骤S42，根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
具体地，可以通过以下公式进行：
Figure BDA0002309773910000071
其中l1、l2为故障点到定位区间两端的距离(l1为故障点至接收到第一电压行波信号的高频信号的一端的距离，l2为故障点至接收到第二电压行波信号的高频信号的一端的距离)，l为定位区间的铁路电力线路的长度，v为行波传输速度。
另外，在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，该方法还包括：将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
例如，如果遇到铁路电力线路是电缆-架空混合线路，也不需要针对不同的线路类型使用不同的装置。具体地，可以使用波速归一算法，将电缆线路和架空线路按照波速折合成同一种类型线路，将混合线路转化为单一类型线路进行故障定位计算。例如，设架空段行波传输速度v0；电缆段行波传输速度为v1，长度为l3。按照公式
Figure BDA0002309773910000081
进行换算，换算后长度为l3的电缆折合成了长度为l4的架空线，行波传输速度由v1统一为v0，这样可以直接将换算后的电缆长度与架空线长度相加，并使用同一行波传输速度v0。
图5是本发明另一实施例提供的铁路电力线路故障定位方法的流程图。如图5所示，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，该方法还包括：
步骤S51，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生；
具体地，如图6所示，判断方法如下：
步骤S61，建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；
具体方法为：采用小波工具对第一电压行波信号和所述第二电压行波信号(即暂态信号)进行多分辨分析，得到小波变换结果系数矩阵Kj(i)(式中，i为信号采样点离散序列，i＝1,2,3,……,n；j为小波分解层数，j＝1,2,3,……,m)，将小波变换结果系数矩阵平方，得到小波能量谱矩阵：
Figure BDA0002309773910000082
即得到电力暂态信号故障能量谱矩阵。
而电力暂态信号标准能量谱矩阵Mj(i)(式中，i为信号采样点离散序列，i＝1,2,3,……,n；j为小波分解层数，j＝1,2,3,……,m)，则依旧可以基于以上方法，采用对所述铁路电力线路上由机车运行产生的暂态信号作为标准暂态信号进行建立。
步骤S62，判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；
步骤S63，在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生。
具体地，将电力暂态信号故障能量谱矩阵与该电力暂态信号标准能量谱矩阵分析比对，计算所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与该电力暂态信号标准能量谱矩阵相似度，相似度R采用下式计算：
Figure BDA0002309773910000091
设定相似度阈值，若相似度R高于阈值，则判定行波信号是由机车运行耦合所产生；若相似度低于阈值，则判定行波信号由电力线路故障产生。如行波信号是由机车运行产生，则继续故障定位计算。从而实现：当行波信号是由机车运行产生的情况下，工作人员不会接收到故障定位计算告警，以此排除机车运行的影响。
步骤S52，在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间；
步骤S53，根据检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
步骤S52和S53具体的实施方式与上文步骤S12和S13的类似，在此不多赘述。需要说明的是，本实施例既可以单独使用，也可以与上文实施例结合使用，即不仅对第一电压行波信号和第二电压行波信号进行频域分解以过滤低频突变量，而且之后还可以判断第一电压行波信号和第二电压行波信号是否由于铁路电力线路的故障产生，最后再进行故障位置的计算，从而进一步排除机车运行带来的影响。
图7是本发明一实施例提供的铁路电力线路预警系统的结构示意图。如图7所示，具体地，该系统包括：
1)主站系统：由配置了铁路电力线路故障定位系统软件的主站服务器及通信单元组成，安装在中心，根据所述铁路电力线路故障定位系统得到的故障的结果进行预警；
2)通信系统：为铁路通信网络，可采用铁通宽带或其他通信方式，可供铁路电力线路故障定位系统与主站系统进行通信；
3)铁路电力线路故障定位系统(即包含上文所述的铁路电力线路故障定位方法，图中定位系统)：为行波在线采集终端，由行波传感器(第一行波传感器和所述第二行波传感器)、定位处理器、GPS设备组成，行波传感器安装在各个配电所及箱变、台变的接地线上或电缆屏蔽层接地线上，以每个行波在线采集终端构成一个子站，每个供电臂由两端两个子站构成定位区间，相邻供电臂可共用同一个子站。
本发明有以下优势：
1、在线实时监测电力线路运行情况，故障发生后，系统自动计算、精准标定故障位置，无需人工干预。架空线路故障定位误差小于100米，电缆线路(高铁、城际)故障定位误差小于20米。
2、线路由于绝缘子污秽、外皮磨损、树枝距离过近等因素干扰绝缘水平有所降低，在未造成稳定故障前会产生高频暂态信号，通过对该高频暂态信号的捕捉实现故障在线预警。
3、采用高频行波信号，实现高达20kΩ高阻接地故障的捕捉和定位，可检测与定位10kV线路掉水泥地的故障。
4、定位技术不受中性点接地方式影响，可广泛应用于大电流接地系统(小电阻接地)和小电流接地系统(不接地)。
5、可在线预警和精准定位各种类型电力线路故障，如：相间短路、单相接地、污闪、雾闪等。
图8是本发明一实施例提供的铁路电力线路故障定位装置的结构示意图。如图8所示，该装置包括：位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元1、低频过滤单元2、时间记录单元3以及故障确定单元4，其中，所述低频过滤单元2用于在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；所述时间记录单元3用于在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；所述故障确定单元4用于根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，该装置还包括判断单元5，用于判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生；所述时间记录单元3还用于在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间；所述故障确定单元4还用于根据检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生包括：建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生。
优选地，该装置还包括归一化单元6，用于：在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
上述铁路电力线路故障定位装置的实施例与上文所述的铁路电力线路故障定位方法的实施例类似，在此不再赘述。
通过上述技术方案，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置，可以在各种复杂情况下实现精确的故障定位。
所述铁路电力线路故障定位装置包括处理器和存储器，上述行波信号检测单元、低频过滤单元、时间记录单元和故障确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现精确的故障定位。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述铁路电力线路故障定位方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述铁路电力线路故障定位方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：
在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，该方法还包括：判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生；在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生包括：建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生。
优选地，在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，该方法还包括：将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：
在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤低频突变量；在过滤所述低频突变量之后，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，该方法还包括：判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生；在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间；根据检测到所述第一电压行波信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
优选地，所述判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是否由于所述铁路电力线路的故障产生包括：建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生。
优选地，在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，该方法还包括：将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种铁路电力线路故障定位方法，其特征在于，该方法基于位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元，该方法包括：
在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤由所述铁路电力线路上机车运行产生的低频突变量；
建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；
判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；
在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生；
在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；
根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
2.根据权利要求1所述的铁路电力线路故障定位方法，其特征在于，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：
计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；
根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
3.根据权利要求1所述的铁路电力线路故障定位方法，其特征在于，在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，该方法还包括：
将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
4.一种铁路电力线路故障定位装置，其特征在于，该装置包括：
位于定位区间两端的检测第一电压行波信号和第二电压行波信号的行波信号检测单元、低频过滤单元、判断单元、时间记录单元以及故障确定单元，其中，
所述低频过滤单元用于在接收到所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号时，对所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号进行频域分解，过滤由所述铁路电力线路上机车运行产生的低频突变量；
所述判断单元用于：
建立所述铁路电力线路上机车运行产生的电力暂态信号标准能量谱矩阵和所述铁路电力线路的故障产生的电力暂态信号故障能量谱矩阵；
判断所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度是否低于阈值；
在所述电力暂态信号故障能量谱矩阵与所述电力暂态信号标准能量谱矩阵的相似度低于阈值时，判断所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生；
所述时间记录单元用于在所述第一电压行波信号和所述第二电压行波信号是由于所述铁路电力线路的故障产生时，记录检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间；
所述故障确定单元用于根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置。
5.根据权利要求4所述的铁路电力线路故障定位装置，其特征在于，所述根据检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间得到所述定位区间的故障的位置包括：
计算检测到所述第一电压行波信号的高频信号的时间和检测到所述第二电压行波信号的高频信号的时间的差值；
根据所述差值、所述定位区间的铁路电力线路的长度以及行波传输速度，得到所述定位区间的故障的位置。
6.根据权利要求4所述的铁路电力线路故障定位装置，其特征在于，该装置还包括归一化单元，用于：
在所述铁路电力线路是电缆线路和架空线路组成的混合线路时，将所述电缆线路和所述架空线路的长度和行波在所述电缆线路和所述架空线路中的传输速度进行归一化。
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