CN111044848A - 一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法 - Google Patents

Abstract

一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，涉及电力设备状态监测与故障保护领域，包括：预处理得到波速‑特征参数列表、特征参数‑传输距离列表；采集故障电流行波的实测波形数据，处理得到两端实测波头的实测时差数据，根据实测波形数据处理得到实测特征参数，查询波速‑特征参数列表得到零级波速，根据双端行波定位公式对零级波速进行处理得到零级定位距离；并根据零级定位距离数据处理得到故障特征参数，综合形成参数代表值以及代表波速，进而计算得到精确定位距离。本发明能够实现电缆故障点的高精度快速定位。

Description

一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法

技术领域

本发明涉及电力设备状态监测与故障保护技术领域，尤其涉及一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法。

背景技术

电缆故障定位中波速的准确性是影响定位精度的重要因素，波速的取得有两类基本方式：理论计算与试验测定。现有的波速获取方案有以下几种：

(1)根据线路参数直接计算确定线路波速，之后对混合线路确定好各段线路中行波传输时间后进行定位，其计算参数受到现场复杂条件影响可导致较大偏差。

(2)利用故障后线路阻抗突变点的多次反射时间差计算波速，由于行波在电缆内传输衰减较大，背景噪声较多，多次反射脉冲强度难以保障，且波速已经存在差异。

(3)根据线路理论计算或者脉冲注入试验确定行波传输到达多个监测点的时间差序列，直接根据序列对照定位，或者在波速归一化处理后运用线路模型计算时间差校验等方式避开直接处理波速问题。

(4)对震荡波局放信号使用噪声估计、谱减法、小波去噪等方法对有效信号进行提取并使用阈值法定点进行波速计算，但需均基于同一介质内不同时空的行波波速具有一致性的粗略假设。

(5)实际条件下，根据故障行波波头能取得的波速与其中的频带有关，不同频段具有不同的衰减特性，因此不同次的放电或者脉冲在不同传输阶段的波头波速存在差异。利用理论公式计算频率相关的波速，存在由于线路参数难以准确取得而产生与现实波速差异较大的问题。通过外部注入扫频信号并探测相位的方式测定各频率下的波速，需外加频率可控信号导致工程耗费较大。

无论经由理论计算或者通过试验手段，行波经过小波分解等手段划分频段后信号的降幅明显，部分频段波头不清晰，计算可靠性难以保障，而且分频处理与频段选择等步骤增加了操作复杂度，实用性不强。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，能够解决电缆故障电流行波定位中的波速固定带来的误差，并避免进行分频段处理等复杂操作。

一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，所述电缆故障高精度定位方法包括：

多次生成测试脉冲并输入待测试电缆的监测区间，采集经过监测区间的所有测试行波的测试波形数据并分别进行波头定位，得到每个所述测试行波的波头在监测区间两端的测试时差数据，根据监测区间两端的传输距离和所述测试时差数据处理得到测试波速，根据所述测试波形数据处理得到测试特征参数，根据所述测试波速和所述测试特征参数处理得到波速-特征参数列表；

在故障点落入监测区间时，采集经过监测区间的故障电流行波的实测波形数据并进行波头定位，得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测时差数据，根据所述实测波形数据处理得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测特征参数，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述实测特征参数的预处理波速，根据预设第一策略对所述预处理波速进行处理得到零级波速，根据双端行波公式对所述零级波速进行计算得到故障点的零级定位距离。

优选的，通过预设的信号生成方式生成所述测试脉冲并注入所述待测试电缆，所述信号生成方式包括区间外故障、线路合闸动作以及外部注入；

通过设置在所述待测试电缆的监测区间两端的电流传感器采集流经监测区间的所有行波的波形数据。

优选的，所述波速-特征参数列表中的特征参数与波速之间呈单调相关；

特征参数为行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、波峰最大曲率、或通过组合处理得到的组合指数，所述组合处理为根据预设组合处理策略对行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、以及波峰最大曲率进行组合得到所述组合指数。

优选的，所述第一策略为从预处理波速中选取最大波速作为所述零级波速；或者

所述第一策略为从预处理波速中选取平均波速作为所述零级波速。

优选的，所述实测特征参数包括所述故障电流行波的波头在监测区间左端的左端特征参数和所述故障电流行波的波头在监测区间右端的右端特征参数；

所述零级定位距离包括故障点距离监测区间左端的左端距离数据和故障点距离监测区间右端的右端距离数据。

优选的，所述电缆故障高精度定位方法还包括：

利用数值仿真工具建模电缆线路，选用目标电缆线路的参数指标来仿真行波传输，在多个传输距离上设置监测点生成模拟的所述测试行波，并计算所述测试行波的所述测试特征参数，得到所述特征参数-传输距离列表。

优选的，在故障点落入监测区间时，得到所述零级定位距离后，根据预设第二策略对所述零级定位距离进行处理得到故障点的故障特征参数；

所述第二策略为将所述左端特征参数和所述左端距离数据代入所述特征参数-传输距离列表查询反推得到的特征参数作为行波左传的左侧特征参数，将所述右端特征参数和所述右端距离数据代入所述特征参数-传输距离列表查询反推得到的特征参数作为行波右传的右侧特征参数，所述故障特征参数包括所述左侧特征参数和所述右侧特征参数。

优选的，根据预设第三策略对所述实测特征参数和所述故障特征参数进行处理得到参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述参数代表值的代表波速，根据所述双端行波公式对所述代表波速进行处理得到故障点的第一精确定位距离数据；

所述第三策略为根据平均参数公式对所述实测特征参数和所述粗定故障参数进行处理得到所述参数代表值。

优选的，根据所述实测时差数据、所述零级波速、以及所述零级定位距离处理得到故障零点时刻，根据所述左端特征参数和所述左侧特征参数处理得到左传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述左传参数代表值的左传代表波速，根据所述右端特征参数和所述右侧特征参数处理得到右传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述右传参数代表值的右传代表波速，根据预设第四策略对所述故障零点时刻、所述实测时差数据、监测区间的双端距离、所述左传代表波速、以及所述右传代表波速进行处理得到故障点的第二精确定位距离数据。

优选的，所述预设第四策略为采用下述定位公式计算第二精确定位距离数据：

l1＝(L+v1*(t1-t0)-v2*(t2-t0))/2

其中，

l1用于表示第二精确定位参数；

L用于表示监测区间的区间长度；

v1用于表示左传代表波速；

v2用于表示右传代表波速；

t0用于表示故障零点时刻；

t1用于表示故障电流行波的波头到达监测区间左端的时刻；

t2用于表示故障电流行波的波头到达监测区间右端的时刻。

本发明的有益效果：

1)通过基于行波本体的单参数表征(即实测特征参数)对行波定位中所用的波速(即零级波速、代表波速)进行动态调整，根据波速处理依次得到故障点精确故障定位数据，实现电缆故障的高精度定位，计算速度较快，不需要对行波进行频带分解、分频段计算波速、理想频率扫描信号注入等复杂操作。

2)通过实际线路的区间外放电实测行波来确定代表主体成分的单波速，信号强度可靠，满足计算要求，且避开使用理论计算波速时由于参数无法准确获取带来的误差，避免分频段方法中实际线路行波分出的子波信噪比部分不良导致无法提供完整波速的问题。

附图说明

图1为本发明一种优选的实施例中，基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法的流程图；

图2为实施例一中，采集到的行波示意图。

图3为实施例一中，波速与最大斜率的关系示意图；

图4为实施例一中，特征参数与传输距离的关系示意图；

图5为实施例二中，行波传输过程中的波形变化示意图；

图6为实施例二中，脉冲注入位置的示意图；

图7为实施例二中，故障点放电位置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，包括波速准备和故障定位两部分。

波速准备：通过对待测试电缆监测区间外产生行波信号，取得待测试电缆的监测区间两端设置的电流传感器测量的多组双端电流行波(简称测试行波)。根据波头定点方法确定各组测试行波相对于监测区间两端的波头的波头时刻，根据两端的波头时刻得到双端测试时差数据，根据监测区间的传输距离和测试时差数据确定测试行波经过监测区间的波速，并根据设定方式提取测试行波相对于监测区间两端的波头的特征参数。基于多组行波的测试波速、测试特征参数以及相应的监测区间的传输距离，结合数值仿真形成波速-特征参数关系列表以及形成特征参数-传输距离关系列表。

故障定位：对确定为监测区间内的故障点，测得故障电流行波并采集相应的实测波形数据。分别进行波头定点得到实测时差数据、进行特征参数计算得到实测特征参数。根据实测特征参数查询波速-特征参数列表得到关联于实测特征参数的最大波速(或其他选定波速)作为零级波速。根据预设的双端行波定位公式对零级波速进行处理得到故障点粗定位的零级定位距离。得到精确定位数据的方法优选两种：

一是，根据实测特征参数和零级定位距离，查询特征参数-传输距离列表反推故障点处的故障特征参数。根据预设的平均参数公式对实测特征参数和故障特征参数进行处理得到参数代表值，查询波速-特征参数列表得到关联于参数代表值的代表波速，根据双端行波定位公式对代表波速进行处理得到故障点精确定位的第一精确定位距离数据。

二是，根据所述实测时差数据、所述零级波速、以及所述零级定位距离处理得到故障零点时刻，根据所述左端特征参数和所述左侧特征参数处理得到左传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述左传参数代表值的左传代表波速，根据所述右端特征参数和所述右侧特征参数处理得到右传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述右传参数代表值的右传代表波速，根据预设第四策略对所述故障零点时刻、所述实测时差数据、监测区间的双端距离、所述左传代表波速、以及所述右传代表波速进行处理得到故障点的第二精确定位距离数据。

本发明的有益效果：依据行波波头波速可与自身的某个特征参数形成良好的单调关系，采集行波的波形数据计算该特征参数并用于波速的动态调整，即通过基于行波本体的单参数表征(即实测特征参数)对行波定位中所用的波速(即零级波速)进行动态调整，根据零级波速处理依次得到故障点的粗定故障定位数据、故障特征参数、零级定位距离及第一精确定位距离数据(或第二精确定位数据)，实现电缆故障的高精度定位，计算速度较快，处理目标是行波本身而不是分解出来的系列子波，不需要对行波进行频带分解、分频段计算波速、理想频率扫描信号注入等复杂操作。

通过实际线路的区间外放电实测行波来确定代表主体成分的单波速，信号强度可靠，满足计算要求，且避开使用理论计算波速时由于参数无法准确获取带来的误差，避免分频段方法中实际线路行波分出的子波信噪比部分不良导致无法提供完整波速的问题。

实施例一

如图1所示，一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，待测试电缆上设有符合预设的传输距离的监测区间；电缆故障高精度定位方法包括：

步骤S1、多次生成测试脉冲并输入待测试电缆的监测区间，采集经过监测区间的所有测试行波的测试波形数据。

具体的，电缆监测区间外产生行波信号的方式包含区间外故障、线路合闸动作、外部注入等形式，要求是所产生的行波能从监测区间一端传递到另一端，并被双端电流传感器监测记录。例如，使用罗氏线圈行波电流传感器安装在电缆监测区间两端，通过实测记录区间外故障、线路合闸动作行波，或者使用高压球隙从区间外部注入电流多次，改变球隙间距多组以形成不同类型的行波，两端电流传感器记录各自行波数据。采集到的波形数据(行波示意图)如图2所示。

步骤S2、对测试波形数据进行波头定位，得到每个测试行波的波头在监测区间两端的测试时差数据。

具体的，波头定点可采用多种基础数学方法，如阈值、峰值比例等，由选定的方法分别计算各组行波的波头时刻t1、t2，在波速准备中和故障定位中需使用同一波头定点方式，使得计算的波速可代表故障点定位中的波速。例如，对所得行波采用阈值选点法进行波头定点，如图2中以100A为阈值，取得两曲线第一个超过阈值的电流对应的时间点，分别取得各次放电的行波波头时刻t1、t2。

步骤S3、根据监测区间两端的传输距离、测试时差数据以及测试波形数据进行处理，得到每个测试行波的测试波速和测试特征参数。特征参数是波头的某种几何结构数字指标，且要求其物理上与波速成单调关系。

具体的，根据记录的左右行波计算特征参数h1、h2，特征参数的定义可以是行波波头上升沿最大斜率、宽度、波峰曲率等几何参数，要求是与波速理论上成单调关系，如最大斜率、波峰曲率均与波速成单调相关。例如，特征参数定义为波头上升沿最大斜率，通过对图2中的行波曲线先取得第一上升沿，之后计算相邻点的斜率，取绝对值最大者，分别计算行波经过监测区间两端时的左右两个波头的特征参数h1、h2。

步骤S4、根据测试波形数据和测试时差数据处理得到关联于所有测试行波的波速-特征参数列表。

具体的，根据记录到的各组行波分别使用选定的波头定点方法计算波速v，由于各次行波的特征参数不同，可以形成波速-特征参数列表的v(h)关系曲线。其中，波速特征参数列表中的列表特征参数h由h1、h2构成，通过取为平均值、几何平均等基本统计或积分平均等方式将各次行波的特征参数h1、h2简化为单参数h，代表特征参数h1、h2在监测区间内的平均值。在实际测得的行波数据量较少或分散性不够的情况下，可由传输线仿真结果来拓展补充v(h)曲线。例如，根据记录到的各组行波分别使用波头时刻t1、t2与监测区间传输距离L计算波速v＝L/(t2-t1)。一次放电行波的列表特征参数定义为h＝(h1+h2)/2，由于多次放电之间的差异化分布，可以形成v(h)关系曲线。波速与最大斜率的关系图如图3所示。

步骤S5、根据测试波形数据处理得到关联于所有测试行波的特征参数-传输距离列表。

具体的，经仿真本类型电缆的行波传输取得列表特征参数h与传输距离l的关系h(l)，并可使用实测的监测区间外放电行波与特征参数来校准消除由于特征参数与实际条件不符带来的误差。此外该关系与注入行波波头形状有依赖性，但经实测与仿真数据表明，对于某种型号的电缆，除了在最近的100米内上升沿有急剧变化并且依赖于注入波头特征之外，经过一定距离的传输之后，特征参数随距离的变化演变为接近于固定的关系。对于本计算的需求，面对长度一般为几km的电缆时，使用不依赖于注入脉冲特征参数的固定关系足以表征。例如，利用ATP建模电缆线路，选用目标电缆线路的参数指标来仿真行波传输，在多个长度的传输距离上设置监测点生成模拟的行波，并计算行波特征参数，形成相应的列表特征参数h与传输距离l的关系h(l)。特征参数与传输距离的关系图如图4所示。

步骤S6、在故障点落入监测区间时进行后续故障点定位步骤。

具体的，故障定位时，先由双端测得工频电流确定线路的故障区间，如果落在监测的电缆区间内则进入定位步骤。

步骤S7、采集经过监测区间的故障电流行波的实测波形数据并进行波头定位，得到故障电流行波的波头在监测区间两端的实测时差数据，根据实测波形数据处理得到故障电流行波的波头在监测区间两端的实测特征参数，查询波速-特征参数列表得到对应实测特征参数的预处理波速，根据预设第一策略对预处理波速进行处理得到零级波速，根据双端行波公式对零级波速进行计算得到故障点的零级定位距离。

具体的，分别对监测区间左右两端监测到故障电流行波使用同步骤S2的方法进行波头定点得到双端时刻t1、t2，并计算实测特征参数h1、h2。根据v(h)关系查表取得h1、h2对应的波速，并取二者的较大值作为零级波速v0，由双端行波定位公式计算得到粗定位l1＝(L+v0(t1-t2))/2，其中，l1用于表示故障点到监测区间一个左端的粗定故障定位数据，L用于表示传输距离，v用于表示波速，t1用于表示行波经过监测区间左端时的时间，t2用于表示行波经过监测区间右端时的时间。零级波速只是单个监测点波速，考虑到区间内传输时为开头阶段波速较高而先选择为双端波速较大值，并未代表区间内平均波速，同时受公式其它因素影响，产生的定位偏差大小不定。例如，电缆双端工频电流传感器测得工频电流，依据纵联差动原理确定线路的故障区间，如果落在监测的电缆区间内则进入精确定位步骤。分别对区间左右两端监测到故障电流行波使用同上(2)的方法进行波头定点得到双端时刻t1、t2，并计算特征参数h1、h2。根据v(h)关系查表或插值取得h1、h2对应的波速，并取二者的较大值作为零级波速v0＝Max[v(h1)，v(h2)]，由双端行波定位公式计算得到粗定故障定位数据l1＝(L+v0(t1-t2))/2。

步骤S8、根据预设第二策略对零级定位距离进行处理得到故障点的故障特征参数。

具体的，使用h(l)关系分别对两端测得的特征参数h1、h2以及粗定距离l1、l2＝L-l1反向推算故障点处的粗定故障参数h01、h02，h01、h02二值理论上相等，受噪声及数值近似的影响实际得到的两个值可有某种差异。例如，使用h(l)关系分别对两端测得的特征参数h1、h2以及粗定距离l1、l2＝L-l1反向推算故障点处的特征参数h01、h02，如：将h1代入h(l)，根据反函数算出虚拟距离指标l01，计算h01＝h(l01-l1)，同样计算h02。

步骤S9、根据预设第三策略对实测特征参数和故障特征参数进行处理得到参数代表值，查询波速-特征参数列表得到对应参数代表值的代表波速，根据双端行波公式对代表波速进行处理得到故障点的第一精确定位距离数据。

具体的，实测特征参数包括故障电流行波的波头在监测区间左端的左端特征参数和故障电流行波的波头在监测区间右端的右端特征参数。零级定位距离包括故障点距离监测区间左端的左端距离数据和故障点距离监测区间右端的右端距离数据。

依据数学平均或几何平均等基本统计形成表述行波在区间内传输时的参数代表值，如hs＝(h1+h01+h02+h2)/4(这里平均参数公式采用加法平均公式是个最简单的实施例，并非一定，实际还可用几何平均、或者特征参数-传输距离列表中将对应特征参数区段数据选出来进行平均等，广义的平均方式)，其中，hs用于表示参数代表值，h1用于表示行波经过监测区间左端时的特征参数，h2用于表示行波经过监测区间右端时的特征参数，h01用于表示行波从监测区间左端经过故障点时的左端特征参数，h02用于表示行波从监测区间右端经过故障点时的右端特征参数。即h01用于表示由左端h1通过特征参数-传输距离列表查得一个虚拟距离lv1后，查找得到的位于lv1-lt(lt即粗定故障定位距离数据)处的特征参数，代表故障点处行波左传的特征参数。h02用于表示由右端h2通过特征参数-传输距离列表查得一个虚拟距离lv2后，查找得到的位于lv2-(L-lt)处的特征参数，代表故障点处行波右传的特征参数。

参数代表值代入v(h)关系查得应使用的代表波速vs，再根据双端行波定位公式l1＝(L+vs(t1-t2))/2计算得到高精度的精确故障定位数据。计算波速的理论精确公式是对区间内故障点左右两区间分别遍历其特征参数h(l)，并对v(h)进行积分平均，如左端v1＝Integrate[v(h(l)),{l,0,l1}]/l1，作为工程应用无此必要性。例如，计算行波在整个区间内传输时的特征参数代表值，如hs＝(h1+h01+h02+h2)/4，代入v(h)关系查得应使用的代表波速vs，再根据双端行波定位公式l1＝(L+vs(t1-t2))/2计算得到高精度定位。

在本实施例中，依据行波波头波速可与自身的某个特征参数形成良好的单调关系，对双端定位监测行波计算该参数并用于波速的动态调整，处理目标是行波本身而不是分解出来的系列子波，可以实现电缆故障的高精度快速定位。

其中，步骤S1到步骤S7为止已经提供了一个基于行波自身特征参数的波速可调的较高精度定位方法，只是其所用波速代表性不强，存在理论上的定位偏差。可作为一个最简版方法使用，此时不需要仿真计算h(l)，即不需要步骤S5，由步骤S1到步骤S4进行波速准备，由步骤S6-步骤S7进行故障定位。

在故障点落入监测区间时，得到零级定位距离后，根据实测波形数据和零级定位距离处理得到故障零点时刻、行波左传的第一特征参数、对应第一特征参数的第一波速代表、行波右传的第二特征参数、以及对应第二特征参数的第二波速代表，根据定位公式处理得到第一精确定位距离数据。

步骤S8之后一个改进的定位方案是在步骤S7计算粗定位后先计算故障零点时刻t0＝t1-l1/v0，即在故障点落入监测区间时，得到所述零级定位距离以及所述故障特征参数后，根据所述实测时差数据、所述零级波速、和所述零级定位距离处理得到故障零点时刻。根据所述左端特征参数和所述故障左侧特征参数处理得到左传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述左传参数代表值的左传代表波速，根据所述右端特征参数和所述故障右侧特征参数处理得到右传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述右传参数代表值的右传代表波速。

根据预设第四策略对所述故障零点时刻、所述实测时差数据、监测区间的双端距离、所述左传代表波速、以及所述右传代表波速进行处理得到故障点的第二精确定位距离数据。预设第四策略为使用改进的定位公式计算定位l1＝(L+v1*(t1-t0)-v2*(t2-t0))/2处理得到第二精确定位参数，其中，v1用于表示左传代表波速，v2用于表示右传代表波速，L用于表示区间长度，t1、t2用于表示实测时差数据。

在步骤S7到步骤S9中，可形成迭代关系，通过步骤S9最新计算的定位修正步骤S7中的粗定位，循环步骤S7到步骤S9中计算至收敛，可提升定位结果精度。

实施例二

基于上述实施例一的电缆故障高精度定位方法，为该方法的一个具体实施例。

一个行波在电缆中传播时，自然地发生行波色散与衰减，产生强度下降、上升沿变缓等现象，随着传播距离的增长，行波不断衰减变宽，波速变低，一般十几公里后损耗至无法探测。行波传输过程中的波形变化如图5所示。

在波速准备阶段，人为通过放电设备从探测区间外向电缆注入脉冲，或者收集初安装后的区间外波动或故障等串入行波，形成的行波在电缆内传输，由两端探测传感器分别探测。脉冲注入位置如图6所示。

例如：在5100米长度电缆上，测得双端时间差为30微秒时，算得该行波在这段电缆的波速为170米/微秒，同时根据行波形状计算特征参数上升沿最大斜率，双端先后测得为30安/微秒、10安/微秒，平均为20安/微秒。

当注入或串入行波本身较缓，则其斜率较小，波速同样变小，反之亦然，通过收集系列差异点后，形成v(h)关系曲线。

在波速定位阶段，根据图6可计算标准行波在不同的传输距离上的最大斜率变化，形成特征参数与传输距离的关系h(l)，该关系虽然与距离有关，但由于比较粗略，不能直接用于倒推定位。

在区间内故障时，故障点行波向两边传播，并同步衰减降低，先后被双端传感及接收，故障点放电位置如图7所示。

假设5km线路上约1km的位置发生故障，双端波头定位时差为17.301微秒，上升沿最大斜率分别为30安/微秒、10安/微秒。

则查得v(h1)，v(h2)分别是172.6米/微秒，166米/微秒，取大者计算粗定位l1＝(L+v0(t1-t2))/2＝1007m，定位与实际差距几米，已经具有较好的效果。

再根据步骤S8，代入h(l)反推h01、h02，均为48安/微秒，算得特征参数代表值为34安/微秒，查v(h)表取得应用波速173.3米/微秒，高精度定位算得1001m。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种基于特征参数调整波速的电缆故障高精度定位方法，所述电缆故障高精度定位方法包括：

多次生成测试脉冲并输入待测试电缆的监测区间，采集经过监测区间的所有测试行波的测试波形数据并分别进行波头定位，得到每个所述测试行波的波头在监测区间两端的测试时差数据，根据监测区间两端的传输距离和所述测试时差数据处理得到测试波速，根据所述测试波形数据处理得到测试特征参数，根据所述测试波速和所述测试特征参数处理得到波速-特征参数列表；

在故障点落入监测区间时，采集经过监测区间的故障电流行波的实测波形数据并进行波头定位，得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测时差数据，根据所述实测波形数据处理得到所述故障电流行波的波头在监测区间两端的实测特征参数，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述实测特征参数的预处理波速，根据预设第一策略对所述预处理波速进行处理得到零级波速，根据双端行波公式对所述零级波速进行计算得到故障点的零级定位距离数据。

2.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，通过预设的信号生成方式生成所述测试脉冲并注入所述待测试电缆，所述信号生成方式包括区间外故障、线路合闸动作以及外部注入；

通过设置在所述待测试电缆的监测区间两端的电流传感器采集流经监测区间的所有行波的波形数据。

3.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述波速-特征参数列表中的特征参数与波速之间呈单调相关；

特征参数为行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、波峰最大曲率、或通过组合处理得到的组合指数，所述组合处理为根据预设组合处理策略对行波在波头处上升沿最大斜率、上升沿宽度、以及波峰最大曲率进行组合得到所述组合指数。

4.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述第一策略为从预处理波速中选取最大波速作为所述零级波速；或者

所述第一策略为从预处理波速中选取平均波速作为所述零级波速。

5.根据权利要求1的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述实测特征参数包括所述故障电流行波的波头在监测区间左端的左端特征参数和所述故障电流行波的波头在监测区间右端的右端特征参数；

所述零级定位距离数据包括故障点距离监测区间左端的左端距离数据和故障点距离监测区间右端的右端距离数据。

6.根据权利要求5的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述电缆故障高精度定位方法还包括：

利用数值仿真工具建模电缆线路，选用目标电缆线路的参数指标来仿真行波传输，在多个传输距离上设置监测点生成模拟的所述测试行波，并计算所述测试行波的所述测试特征参数，得到所述特征参数-传输距离列表。

7.根据权利要求6的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，在故障点落入监测区间时，得到所述零级定位距离数据后，根据预设第二策略对所述零级定位距离数据进行处理得到故障点的故障特征参数；

所述第二策略为将所述左端特征参数和所述左端距离数据代入所述特征参数-传输距离列表查询反推得到的特征参数作为行波左传的左侧特征参数，将所述右端特征参数和所述右端距离数据代入所述特征参数-传输距离列表查询反推得到的特征参数作为行波右传的右侧特征参数，所述故障特征参数包括所述左侧特征参数和所述右侧特征参数。

8.根据权利要求7的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，根据预设第三策略对所述实测特征参数和所述故障特征参数进行处理得到参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述参数代表值的代表波速，根据所述双端行波公式对所述代表波速进行处理得到故障点的第一精确定位距离数据；

所述第三策略为根据平均参数公式对所述实测特征参数和所述故障特征参数进行处理得到所述参数代表值。

9.根据权利要求7的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，根据所述实测时差数据、所述零级波速、以及所述零级定位距离数据处理得到故障零点时刻，根据所述左端特征参数和所述左侧特征参数处理得到左传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述左传参数代表值的左传代表波速，根据所述右端特征参数和所述右侧特征参数处理得到右传参数代表值，查询所述波速-特征参数列表得到对应所述右传参数代表值的右传代表波速，根据预设第四策略对所述故障零点时刻、所述实测时差数据、监测区间的双端距离、所述左传代表波速、以及所述右传代表波速进行处理得到故障点的第二精确定位距离数据。

10.根据权利要求9的电缆故障高精度定位方法，其特征在于，所述预设第四策略为采用下述定位公式计算第二精确定位距离数据：

l1＝(L+v1*(t1-t0)-v2*(t2-t0))/2

其中，

l1用于表示第二精确定位参数；

L用于表示监测区间的区间长度；

v1用于表示左传代表波速；

v2用于表示右传代表波速；

t0用于表示故障零点时刻；

t1用于表示故障电流行波的波头到达监测区间左端的时刻；

t2用于表示故障电流行波的波头到达监测区间右端的时刻。

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