CN116125192B - 基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置及方法，所述装置包括信号采集模块、信号传输模块、行波监测处理模块、子站通信模块、输电线路行波故障测距与隐患预警模块，所述的信号采集模块采集电压行波信号、电流行波信号，通过信号传输模块传送到行波监测处理模块，行波监测处理模块对行波信号进行调理与记时，形成带时标的硬件行波和高频录波信号数据，子站通讯模块对数据进行处理和存储，并将数据上传到输电线路行波故障测距与隐患预警模块，输电线路行波故障测距与隐患预警模块根据全网监测变电站的数据信息，对变电站的行波数据进行时空行波模量分析，识别异常行波首波时间，运用网络定位法对输电线路实现故障精确测距和隐患预警。

Description

基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置及方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置及方法。

背景技术

智能电网的建设，对输电网运行的安全性和稳定性提出更高要求，输电线路的故障精确测距和隐患预警是电力系统面临的难题。传统的阻抗测距法，受电网参数测量精度和输电线路参数设置影响，故障测距精度误差大。雷电定位系统的雷电定位法，只限于输电线路的雷击闪络测距，无法解决非雷击故障测距。基于行波时差的输电网故障电压行波测距法，应用专用行波传感器对变电站容性设备接地线进行故障电压行波检测，只能检测故障电压行波，不能检测故障电流行波；对于输电线路隐患，电压行波弱条件下，无法实现隐患预警。基于行波时差的输电网故障电流行波测距法，输电线路CT二次线需要接入监测装置，改变CT原有接线方式，对保护装置或测控装置可能会带来影响，同时只能检测故障电流行波，不能检测故障电压行波。申请号200310110670.0，名称为“基于行波时差的输电网故障定位方法及装置”的发明专利申请公开了变电站中CVT、电缆和变压器等电容性设备地线上套接穿芯式行波传感器采集故障行波信号，对故障行波信号方波化处理，没有对故障行波进行录波，故障行波信息不全面。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置及方法。本发明运用行波模量分析，可以实现输电线路故障精确测距和隐患及时预警。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置，包括信号采集模块、信号传输模块、行波监测处理模块、子站通信模块、输电路行波故障测距与隐患预警模块，所述的信号采集模块与信号传输模块相连，采集所监测输电线路的电压行波信号、电流行波信号、母线PT开口三角二次信号和输电线路断路器开关状态信号，通过信号传输模块传送到行波监测处理模块，信号传输模块的输出端与行波监测处理模块的输入端相连，行波监测处理模块对行波信号进行调理与记时，形成带时标的硬件行波和高频录波信号数据，行波监测处理模块的输出端与子站通讯模块相连，所述的行波监测处理模块包括多个通道、硬件行波信息提取模块、AD采集模块、授时模块、FPGA电路、存储模块、开关信号调理模块、CPU电路、通讯模块，每个通道由通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块、通道第三阈值调理模块组成，所述通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块与硬件行波信号提取模块连接，通道第三阈值调理模块和AD采集模块连接；所述的通道第一阈值调理模块用于采集弱行波信号，作为隐患预警以及高阻接地故障的硬件行波采集通道；通道第二阈值调理模块采集强故障行波信号，作为雷电故障以及短路故障的硬件行波采集通道；通道第三阈值调理模块作为异常信号录波通道；所述硬件行波信号提取模块和AD采集模块连接FPGA电路，所述授时模块与FPGA电路连接，所述FPGA电路分别与存储模块和CPU电路连接，所述开关信号调理模块和CPU电路连接，所述CPU电路和通讯模块连接；子站通讯模块对数据进行处理、存储和通讯，子站通讯模块与输电路行波故障测距与隐患预警模块相连，并将数据上传到输电路行波故障测距与隐患预警模块，输电路行波故障测距与隐患预警模块提取全网监测站点的信息数据的有效特征量，并进行时空行波模量分析，运用网络定位法实现输电线路故障精确测距和隐患预警。

进一步的，所述的信号采集模块中开口式电压行波传感器套接于变电站内PT接地线、线路PT接地线、电缆接地线、变压器外壳接地线容性设备的接地线上，采集输电线路异常电压行波信号；开口式电流行波传感器套接于GIS进线套管、线路CT二次线上，采集输电线路异常电流信号；采集母线PT开口三角二次信号和线路断路器开关状态信号；

进一步的，所述的子站通讯模块包括子站参数设置模块、子站硬件行波数据存储模块、行波录波数据存储模块、以太网、4G、5G通讯模块；所述子站参数设置模块、子站硬件行波数据存储模块、行波录波数据存储模块与以太网、4G、5G通讯模块连接，所述以太网、4G、5G通讯模块与输电线路行波故障测距与隐患预警模块进行通讯。

进一步的，所述的输电线路行波故障测距与隐患预警模块包括以太网、4G、5G通讯模块、有效硬件行波提取模块、录波数据模量分析模块、录波数据行波首波波头提取模块、基于双端定位的网络定位模块、基于双端定位的网络预警模块、故障类型识别模块、故障特征指纹库、输电线路运行状态分析模块、基础参数设置模块、系统管理模块、统计与查询模块、WEB浏览模块、异常短消息通知模块，所述以太网、4G、5G通讯模块与子站通讯模块连接传输子站采集数据，所述有效硬件行波提取模块从子站采集的数据中提取计算所需硬件行波特征数据，所述录波数据模量分析模块提取用于计算的录波数据行波模量的首波，所述录波数据行波首波波头提取行波首波的波头到达时间用于故障定位，所述双端定位的网络定位模块通过构建输电线路网络拓扑图，智慧搜索所有可计算路径，采用双端行波定位方法计算得到多个定位结果，将所有定位结果进行归集核对，选择定位结果，所述基于双端定位的网络预警模块对发展性故障进行隐患预警，所述故障类型识别模块连接故障特征指纹库，对输电线路故障类型进行故障特征识别，所述基础参数设置模块对系统基础参数进行设置修改，所述系统管理模块对用户权限进行管理，所述统计与查询模块对历史异常事件进行统计与查询，所述WEB浏览模块通过WEB界面访问系统进行故障定位、故障预警结果功能展示，所述异常短消息通知模块将故障定位结果以短信的方式推送给相关人员，指导巡线与线路预防。

其中录波数据模量分析模块，输电线路三相系统中故障行波在传输到变电站时分离为线模行波和地模行波，同时故障相行波与非故障相相互感应耦合，如感应耦合系数为k(k一般取0.15至0.25)，设A相接地故障时点，A相故障行波幅值设为U_A＝U，则U_B＝U_C＝k*U,利用凯伦鲍尔变换到得地模行波和线模行波：

为

其中：

x₀为行波零模分量，x₁、x₂为行波线模分量；

x_a(t)、x_b(t)、x_c(t)分别为A相、B相、C相行波；

U₀为电压行波零模分量，U₁、U₂为电压行波线模分量；

U_a、U_b、U_c分别为A相、B相、C相电压行波；

当故障电压行波从故障点传输到变电站时，线模行波和零模行波分离，线模行波先于零模行波到达变电站，安装于变电站处的专用行波传感器检测的电压行波首波为U₀＝0，则有

故障相：

非故障相：

一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警方法，包括以下步骤：采用行波传感器套接变电站容性设备的接地线上检测异常电压行波，套接于GIS进线套管以采用行波传感器套接变电站容性设备的接地线上检测异常电压行波，套接于GIS进线套管以及CT二次线中检测异常电流行波，行波监测处理模块对传感器通道分多阈值输出的行波信号进行调理和记时，形成带时标的硬件行波和高频录波数据，子站利用以太网或4G、5G通讯方式，将异常行波数据上传输电路行波故障测距与隐患预警模块，输电路行波故障测距与隐患预警模块运用时空模量分析法识别线模行波和地模行波及波速度，采用有效行波分组识别异常行波首波时间，对录波文件采用小波变换和滑窗能量法识别异常行波首波时间，采用基于双端定位的网络测距法对异常点位置进行精确定位，实现输电线路故障精确测距和隐患及时预警，行波监测处理模块包括多个通道、硬件行波信息提取模块、AD采集模块、授时模块、FPGA电路、存储模块、开关信号调理模块、CPU电路、通讯模块，每个通道由通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块、通道第三阈值调理模块组成，所述通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块与硬件行波信号提取模块连接，通道第三阈值调理模块和AD采集模块连接；所述硬件行波信号提取模块和AD采集模块连接FPGA电路，所述FPGA电路分别与存储模块和CPU电路连接，所述开关信号调理模块和CPU电路连接，所述CPU电路和通讯模块连接；所述的通道第一阈值调理模块用于采集弱行波信号，作为隐患预警以及高阻接地故障的硬件行波采集通道；通道第二阈值调理模块采集强故障行波信号，作为雷电故障以及短路故障的硬件行波采集通道；通道第三阈值调理模块作为异常信号录波通道，通过不同阈值调理模块设置不同的通道触发阈值采集不同强度的行波信号；通道第三阈值调理模块作为异常信号录波通道，通过不同阈值调理模块设置不同的通道触发阈值采集不同强度的行波信号。

进一步的，所述识别异常行波首波时间步骤为：录波文件数据，提取所有脉冲波形，计算脉宽，当脉宽小于1微秒的脉冲波形作为干扰波进行滤波处理，再选取小波母函数、小波包，利用小波变换提取录波波形中滤波后的数据的极大值及时间，求解单位能量最大的波作为行波首波，从选取的行波首波最先采样时间点开始，以不大于0.5微秒时间段作为窗口，按采样点进行滑窗，在行波首波内寻找窗口内能量最大的采样点的时间作为首波时间。

进一步的，所述基于双端定位的网络测距法对异常点位置进行定位的计算公式为：

其中L_mf为变电站m到故障点的距离，L_mn为变电站m到变电站n的输电线路的距离，v为输电线路波速度，t_m、t_n分别为变电站m、变电站n计算的首波时间。

本发明的有益效果：本发明采用行波传感器检测异常电压行波和电流行波，采用行波监测装置对于传感器通道分多阈值对行波进行调理和记时，形成硬件行波和高频录波信号数据，子站利用以太网或4G、5G等通讯方式，将数据信息上传输电路行波故障测距与隐患预警模块，输电路行波故障测距与隐患预警模块对录波文件采用时空模量分析法识别线模行波和地模行波及波速度，利用小波变换和滑窗能量法识别异常行波首波时间，采用基于双端定位的网络测距法对异常点位置进行精确定位，实现了输电线路故障精确测距以及隐患及时预警。

附图说明

图1为本发明的电路模块结构图。

图2为图1的详细电路模块结构图。

图3为本发明中开口式电压传感器的结构图。

图4为本发明中开口式电流传感器的结构图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1、2所示，本发明提供的一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置，包括信号采集模块、信号传输模块、行波监测处理模块、子站通信模块、输电路行波故障测距与隐患预警模块，变电站线路断路器开关量信号1，所述变电站线路断路器开关量信号1连接开关信号调理模块19，所述开关信号调理模块19连接CPU电路20，所述母线PT接地线套接电压行波传感器2、电缆接地线套接电压行波传感器3、GIS套管套接电流行波传感器4、线路CT二次线套接电流行波传感器5、母线PT开口三角二次线6连接同轴电缆7，所述同轴电缆连接通道1第一阈值调理模块8、通道1第二阈值调理模块9、通道1第三阈值调理模块10...通道n第一阈值调理模块11、通道n第二阈值调理模块12、通道n第三阈值调理模块13，所述通道1第一阈值调理模块8、通道1第二阈值调理模块9、通道1第三阈值调理模块10...通道n第一阈值调理模块11、通道n第二阈值调理模块12、通道n第三阈值调理模块13连接硬件行波信号提取模块14与AD采集模块15，所述硬件行波信号提取模块14与AD采集模块15连接FPGA电路17，授时模块16与FPGA电路17连接，存储模块18与FPGA电路17和CPU电路20连接，FPGA电路17与CPU电路20连接，CPU电路20与通讯模块21连接，通讯模块21与以太网、4G、5G通讯模块25连接，子站参数设置模块22、子站硬件行波数据存储模块23、行波录波数据存储模块24连接以太网、4G、5G通讯模块25，以太网、4G、5G通讯模块25与以太网、4G、5G通讯模块26进行数据通讯，有效硬件行波提取模块32、录波数据模量分析模块33、录波数据行波首波波头提取模块34、基于双端定位的网络定位模块35、基于双端定位的网络预警模块36、故障类型识别模块37、输电线路运行状态分析模块39对子站采集到的数据进行计算和分析，所述故障类型识别模块37连接故障特征指纹库38，通过基础参数设置模块27对系统参数进行设置，通过系统管理模块28对用户权限进行管理，通过统计与查询模块29对历史故障数据进行统计与查询，通过WEB浏览模块30访问系统进行故障定位、故障预警功能展示，通过异常短信通知模块31将故障定位结果推送给相关人员。

本实施例中，为实现输电线路故障测距目的，本发明采用如下技术方案实现的：所述所述母线PT接地线套接开口式电压行波传感器2套接在母线PT接地线上，所述电缆接地线套接开口式电压行波传感器3套接在电缆接地线上，开口式电压传感器如附图3所示由开口式纳米合金环形铁心101、线圈102、分压电阻1103、分压电阻2104、同轴电缆105构成，所述GIS套管套接开口式电流行波传感器4套接在GIS套管上，所述线路CT二次线套接电流行波传感器5套接在线路CT二次线上，开口式电流传感器如附图4所示由开口式环形铁氧体铁心201、多绕组线202圈、分压电阻1203、分压电阻2204、同轴电缆205构成，各种传感器采集输电线路异常时产生的行波信号，通过所述同轴电缆7连接通道1第一阈值调理模块8、通道1第二阈值调理模块9、通道1第三阈值调理模块10...通道n第一阈值调理模块11、通道n第二阈值调理模块12、通道n第三阈值调理模块13，通过不同阈值调理模块设置不同的通道触发阈值采集不同强度的行波信号，便于寻找行波首波和故障类别，通过硬件行波信号提取模块14提取行波信号，通过授时模块16对行波数据授予精确时间，通过开关信号调理模块19采集开关分合信号，作为故障计算启动信号，通过子站以太网、4G、5G通讯模块25与主站以太网、4G、5G通讯模块26传输行波数据、开关量信号，通过有效硬件行波提取模块32界定时间段内的硬件行波用于故障定位计算，通过录波数据行波首波波头提取模块34识别故障行波首波波头用于故障定位，通过基于双端定位的网络故障定位模块35构建输电线路网络拓扑图，智慧搜索所有计算路径，采用双端行波定位方法计算得到多个定位结果，将所有定位结果进行归集核对，智能选择精确的定位结果。

本实施例中，为实现输电线路隐患预警目的，本发明采用如下技术方案实现：通过子站以太网、4G、5G通讯模块25与主站以太网、4G、5G通讯模块26传输行波数据、3U₀信号，通过有效硬件行波提取模块32提取母线PT开口三角二次信号时间前1秒时间段内的的行波数据用于隐患预警计算，通过基于双端定位的预警模块36，根据异常波形首波波头到达两端变电站的时间计算隐患点位置。

本实施例中，为实现输电线路故障类型识别目的，本发明采用如下技术方案实现：通过子站以太网、4G、5G通讯模块25与主站以太网、4G、5G通讯模块26传输行波数据，通过故障类型识别模块37提取输电网绝缘子污秽、树障、覆冰、山火、飘浮物等高阻接地故障，雷击故障或线路异常状态的波形特征，提取故障特征因子，形成故障特征指纹库38，根据故障特征指纹库38再运用特征因子相似度拟合，对输电线路故障类型进行识别。

一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警方法，包括以下步骤：采用开口式电压行波传感器套接变电站容性设备的接地线上检测异常电压行波，开口式电流行波传感器套接于GIS进线套管以及CT二次线中检测异常电流行波，行波监测处理模块对于传感器通道分多阈值对行波进行调理和记时，形成带时标的硬件行波和高频录波数据，子站利用以太网或4G、5G通讯方式，将异常行波数据上传输电路行波故障测距与隐患预警模块，输电路行波故障测距与隐患预警模块运用时空模量分析法识别线模行波和地模行波及波速度。对于录波文件数据，提取所有脉冲波形，计算脉宽，若脉宽小于1微秒的脉冲波形作为干扰波进行滤波处理，再运用B3样条法，提取录波波形中滤波后的数据的极大值及时间，求解单位能量最大的波作为计算的行波首波，从选取的行波首波最先采样时间开始，以0.5微秒作为滑窗口，按采样点依次进行滑窗，在行波首波内寻找滑窗口内能量最大的采样点的时间作为首波时间，采用基于小波变换和滑窗能量法识别异常行波首波时间。故障计算时，输电架空线路的波速度取线模行波的波速度为v＝2.98×10⁸(m/s)，双端定位计算公式为其中L_mf为变电站m到故障点的距离，L_mn为变电站m到变电站n的输电线路的距离，t_m、t_n分别为变电站m、变电站n计算的首波时间，对网络的多个变电站间两两变电站进行交叉计算，得到故障计算结果进行线性拟合，概率最大结果为异常点定位结果，运用这种基于双端定位的网络测距法对异常点位置进行精确定位，实现输电线路故障精确测距和隐患及时预警。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置，其特征在于：包括信号采集模块、信号传输模块、行波监测处理模块、子站通信模块、输电路行波故障测距与隐患预警模块，所述的信号采集模块与信号传输模块相连，采集所监测输电线路的电压行波信号、电流行波信号、母线PT开口三角二次信号和输电线路断路器开关状态信号，通过信号传输模块传送到行波监测处理模块，信号传输模块的输出端与行波监测处理模块的输入端相连，行波监测处理模块对行波信号进行调理与记时，形成带时标的硬件行波和高频录波信号数据，行波监测处理模块的输出端与子站通讯模块相连，所述的行波监测处理模块包括多个通道、硬件行波信息提取模块、AD采集模块、授时模块、FPGA电路、存储模块、开关信号调理模块、CPU电路、通讯模块，每个通道由通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块、通道第三阈值调理模块组成，所述通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块与硬件行波信号提取模块连接，通道第三阈值调理模块和AD采集模块连接；所述的通道第一阈值调理模块用于采集弱行波信号，作为隐患预警以及高阻接地故障的硬件行波采集通道；通道第二阈值调理模块采集强故障行波信号，作为雷电故障以及短路故障的硬件行波采集通道；通道第三阈值调理模块作为异常信号录波通道；所述硬件行波信号提取模块和AD采集模块连接FPGA电路，所述授时模块与FPGA电路连接，所述FPGA电路分别与存储模块和CPU电路连接，所述开关信号调理模块和CPU电路连接，所述CPU电路和通讯模块连接；子站通讯模块对数据进行处理、存储和通讯，子站通讯模块与输电路行波故障测距与隐患预警模块相连，并将数据上传到输电路行波故障测距与隐患预警模块，输电路行波故障测距与隐患预警模块提取全网监测站点的信息数据的有效特征量，并进行时空行波模量分析，运用网络定位法实现输电线路故障精确测距和隐患预警；所述的输电线路行波故障测距与隐患预警模块包括录波数据模量分析模块，所述的录波数据模量分析模块用于录波数据行波模量分析，输电线路三相系统中故障行波从故障点传输到变电站时分离为线模行波和地模行波，同时故障相行波与非故障相相互感应耦合，其感应耦合系数为k，k取0.15至0.25，设A相接地故障，A相故障行波幅值设为U_A＝U，则U_B＝U_C＝k*U,利用凯伦鲍尔变换到得地模行波和线模行波：

为

其中：

x₀为行波零模分量，x₁、x₂为行波线模分量；

x_a(t)、x_b(t)、x_c(t)分别为A相、B相、C相行波；

U₀为电压行波零模分量，U₁、U₂为电压行波线模分量；

U_a、U_b、U_c分别为A相、B相、C相电压行波；

当故障电压行波从故障点传输到变电站时，线模行波和零模行波分离，线模行波先于零模行波到达变电站，安装于变电站处的行波传感器检测的电压行波首波为则有

故障相：

非故障相：

2.根据权利要求1所述的基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置，其特征在于：所述的信号采集模块中开口式电压行波传感器套接于变电站内母线PT接地线、线路PT接地线、电缆接地线、变压器外壳接地线容性设备的接地线上，采集输电线路异常电压行波信号；开口式电流行波传感器套接于GIS进线套管、线路CT二次线上，采集输电线路异常电流信号；采集母线PT开口三角二次信号和线路断路器开关状态信号。

3.根据权利要求1所述的基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置，其特征在于：所述的子站通讯模块包括子站参数设置模块、子站硬件行波数据存储模块、行波录波数据存储模块、以太网和4G、5G通讯模块；所述子站参数设置模块、子站硬件行波数据存储模块、行波录波数据存储模块与以太网、4G、5G通讯模块连接，所述以太网、4G、5G通讯模块与输电线路行波故障测距与隐患预警模块进行数据通讯。

4.根据权利要求1所述的基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警装置，其特征在于：所述的输电线路行波故障测距与隐患预警模块包括以太网、4G、5G通讯模块、有效硬件行波提取模块、录波数据模量分析模块、录波数据行波首波波头提取模块、基于双端定位的网络定位模块、基于双端定位的网络预警模块、故障类型识别模块、故障特征指纹库、输电线路运行状态分析模块、基础参数设置模块、系统管理模块、统计与查询模块、WEB浏览模块、异常短消息通知模块，所述以太网、4G、5G通讯模块与子站通讯模块连接传输子站采集数据，所述有效硬件行波提取模块从子站采集的数据中提取计算所需硬件行波特征数据，所述录波数据模量分析模块提取用于计算的录波数据行波模量的首波，所述录波数据行波首波波头提取行波首波的波头到达时间用于故障定位，所述双端定位的网络定位模块通过构建输电线路网络拓扑图，智慧搜索计算路径，采用双端行波定位方法计算得到多个定位结果，将所有定位结果进行归集核对，选择定位结果，所述基于双端定位的网络预警模块对发展性故障进行隐患预警，所述故障类型识别模块连接故障特征指纹库，对输电线路故障类型进行故障特征识别，所述基础参数设置模块对系统基础参数进行设置修改，所述系统管理模块对用户权限进行管理，所述统计与查询模块对历史异常事件进行统计与查询，所述WEB浏览模块通过WEB界面访问系统进行故障定位、故障预警结果功能展示，所述异常短消息通知模块将异常定位结果以短信的方式推送给相关人员，指导巡线与线路预防。

5.一种基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警方法，其特征在于，包括以下步骤：采用行波传感器套接变电站容性设备的接地线上检测异常电压行波，套接于GIS进线套管以及CT二次线中检测异常电流行波，行波监测处理模块对传感器通道分多阈值输出的行波信号进行调理和记时，形成带时标的硬件行波和高频录波数据，子站利用以太网或4G、5G通讯方式，将异常行波数据上传输电路行波故障测距与隐患预警模块，输电路行波故障测距与隐患预警模块运用时空模量分析法识别线模行波和地模行波及波速度，采用有效行波分组识别异常行波首波时间，对录波文件采用小波变换和滑窗能量法识别异常行波首波时间，采用基于双端定位的网络测距法对异常点位置进行精确定位，实现输电线路故障精确测距和隐患及时预警；所述的输电线路行波故障测距与隐患预警模块包括录波数据模量分析模块，所述的录波数据模量分析模块用于录波数据行波模量分析，输电线路三相系统中故障行波从故障点传输到变电站时分离为线模行波和地模行波，同时故障相行波与非故障相相互感应耦合，其感应耦合系数为k，k取0.15至0.25，设A相接地故障，A相故障行波幅值设为U_A＝U，则U_B＝U_C＝k*U,利用凯伦鲍尔变换到得地模行波和线模行波：

为

其中：

x₀为行波零模分量，x₁、x₂为行波线模分量；

x_a(t)、x_b(t)、x_c(t)分别为A相、B相、C相行波；

U₀为电压行波零模分量，U₁、U₂为电压行波线模分量；

U_a、U_b、U_c分别为A相、B相、C相电压行波；

当故障电压行波从故障点传输到变电站时，线模行波和零模行波分离，线模行波先于零模行波到达变电站，安装于变电站处的行波传感器检测的电压行波首波为则有

故障相：

非故障相：

行波监测处理模块包括多个通道、硬件行波信息提取模块、AD采集模块、授时模块、FPGA电路、存储模块、开关信号调理模块、CPU电路、通讯模块，每个通道由通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块、通道第三阈值调理模块组成，所述通道第一阈值调理模块、通道第二阈值调理模块与硬件行波信号提取模块连接，通道第三阈值调理模块和AD采集模块连接；所述硬件行波信号提取模块和AD采集模块连接FPGA电路，所述FPGA电路分别与存储模块和CPU电路连接，所述开关信号调理模块和CPU电路连接，所述CPU电路和通讯模块连接；所述的通道第一阈值调理模块用于采集弱行波信号，作为隐患预警以及高阻接地故障的硬件行波采集通道；通道第二阈值调理模块采集强故障行波信号，作为雷电故障以及短路故障的硬件行波采集通道；通道第三阈值调理模块作为异常信号录波通道，通过不同阈值调理模块设置不同的通道触发阈值采集不同强度的行波信号；通道第三阈值调理模块作为异常信号录波通道，通过不同阈值调理模块设置不同的通道触发阈值采集不同强度的行波信号。

6.根据权利要求5所述的基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警方法，其特征在于，所述识别异常行波首波时间步骤为：录波文件数据，提取所有脉冲波形，计算脉宽，当脉宽小于1微秒的脉冲波形作为干扰波进行滤波处理，再选取小波母函数、小波包，利用小波变换提取录波波形中滤波后的数据的极大值及时间，求解单位能量最大的波作为行波首波，从选取的行波首波最先采样时间点开始，以不大于0.5微秒时间段作为窗口，按采样点进行滑窗，在行波首波内寻找窗口内能量最大的采样点的时间作为首波时间。

7.根据权利要求5所述的基于行波模量分析的输电线路故障测距与预警方法，其特征在于，所述基于双端定位的网络测距法对异常点位置进行定位的计算公式为：

其中L_mf为变电站m到故障点的距离，L_mn为变电站m到变电站n的输电线路的距离，v为输电线路波速度，t_m、t_n分别为变电站m、变电站n计算的首波时间。