[发明专利]一种基于短时窗内暂态行波的故障测距方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于短时窗内暂态行波的故障测距方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取故障前输电线路两端的行波数据，进行信号工频拟合处理，得到精确拟合函数值；根据行波数据计算故障点处的电压模量或电流模量；再根据精确拟合函数值进行凯伦贝尔变换处理，进行数据对齐处理，得到精确同步数据值；根据精确同步数据值进行小波变换处理，提取模极大值的时间差进行故障测距，得到精准故障测距值。本发明提供的方法中对行波数据进行信号拟合和数据对齐处理，使其故障行波测距不依赖于GPS对时装置的时间信息，克服了GPS对时装置的限制，因此，本发明的方法及系统可极大的提高暂态行波测距的可靠性，使故障测距结果精准。

技术领域

本发明涉及电网中行波双端故障测距技术领域，特别涉及一种基于短时窗内暂态行波的故障测距方法及系统。

背景技术

高压输电线路由于穿越山区、森林、丘陵等偏僻地带，地理环境复杂，易发生故障。引起故障的因素一般发生在山火、风雪、雷电、污秽、覆冰等，大多没有明显的破坏痕迹，导致人工查找故障点十分困难。快速、准确的故障测距，可加快线路的恢复，及时消除隐患，对保证电力系统的安全稳定运行和经济运行有十分重要的意义。高压输电线路故障测距是电力系统继电保护的重要组成部分，是一项保证电网安全、稳定运行的必要技术措施。

目前，现有的故障测距方法主要采用双端测距算法为主、单端算法为辅的方法，该方法依赖GPS对时装置提供的时间信息，使得其授时的所有行波测距装置上的时间都以同一源为参照，也就是所有的时间都是同步的。由于故障出现的时间段为一小段时间，约几毫秒，在电力系统内，将时间段小于20ms的称为短时窗，因此，对故障行波进行测距多在短时窗内进行。行波是指沿着输电线路传输的一种电磁波，在暂态过程中出现的行波是暂态行波，也称为故障行波。

但是，由于GPS对时装置的可靠性低，影响时间信息的准确性，导致采用现有的故障测距方法的测距结果受故障电阻、互感器误差、线路参数不对称等因素的影响，误差较大，测距结果无法满足使用要求；因此，GPS对时装置的对时精度和装置运行的稳定性直接影响了双端测距的精度，在一些情况下，会出现无对时的情况，导致在部分场景下测距失败，测距结果不可靠、不精准等问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于短时窗内暂态行波的故障测距方法及系统，以解决现有的故障测距方法依赖GPS对时装置，而GPS对时装置的可靠性低，会影响时间信息的准确性，导致测距结果不可靠、不精准的问题。

第一方面，根据本发明的实施例，提供了一种基于短时窗内暂态行波的故障测距方法，包括以下步骤：

S1、获取故障前输电线路两端的行波数据，进行信号工频拟合处理，滤除噪声，得到精确拟合函数值；其中，所述行波数据包括：采样信号、采样数据、采样时间和采样频率；

S2、根据所述输电线路两端的行波数据计算故障点处的电压模量或电流模量；再根据所述精确拟合函数值进行凯伦贝尔变换处理，将所述电压模量或所述电流模量转换成电压或电流的零模或线模分量；计算半周波的电压或电流，得到电压计算值或电流计算值；比较所述电压计算值与所述电压的零模或线模分量的一致性，或，比较所述电流计算值与所述电流的零模或线模分量的一致性，进行数据对齐处理，得到精确同步数据值；

S3、根据所述精确同步数据值进行同步小波变换处理，提取模极大值的时间差进行故障测距，得到精准故障测距值。

优选地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S101、建立拟合正弦函数模型；

S102、获取故障前输电线路两端采样点的采样信号、采样数据、采样时间和采样频率，将所述采样信号对应的所述采样数据根据所述拟合正弦函数模型进行拟合计算，滤除噪声，得到正弦函数拟合值；

S103、根据所述采样数据和所述正弦函数拟合值，计算所述采样数据和所述正弦函数拟合值之间误差的平方和，得到误差平方和公式；