[发明专利]一种基于ARIMA波头预测的输电线路故障行波测距方法

摘要

本发明公开了一种基于ARIMA波头预测的输电线路故障行波测距方法。该方法在首端和末端各布置一个电压测量点。首先，大致确定线路电压首波头，选取首波头前一段波形来提供初始数据；其次，利用ARIMA来预测波形；最后，求取预测波形和实际波形的差异来确定精确波头位置，并且使用双端法确定故障位置。本发明不受故障位置、故障电阻、故障初相角影响，具有较高的精度、可靠性。

主权项

1.一种基于ARIMA波头预测的输电线路故障行波测距方法，其特征在于，包括依次执行的步骤(1)至(7)：(1)在输电线路的首端和末端分别设置一个测量点，记首端、末端的测量点分别为Ps、Pr；假设故障发生在F点，分别在测量点Ps、Pr处利用行波测量装置提取电压信号，然后对提取的电压信号进行相模变换，得到相应的线模电压信号向量：Us＝[us，1，us，2，...，us，k‑1，us，k，us，k+1，...，us，l]Ur＝[ur，1，ur，2，...，ur，j‑1，ur，j，ur，j+1，...，ur，l]其中，Us为测量点Ps处提取的电压信号，Ur为测量点Pr处提取的电压信号，l为线模电压信号总长度；(2)分别对Us、Ur中进行一阶差分计算，得到差分后的向量Uds、Udr，Uds＝[ds，2，ds，3，...，ds，l‑1]，Udr＝[dr，2，dr，3，...，dr，l‑1]，ds，k＝us，k+1‑us，k，dr，k＝ur，k+1‑ur，k，k∈[2，l‑1]；设置阈值w1，分别对Uds、Udr执行搜索：从向量的第一个分量开始，遍历向量中所有元素，当遇到第一个大于阈值w1的分量时，将该分量对应的时间点作为假定初始波头到达时间点；记Uds中搜索出的假定初始波头到达时间点为ms，Udr中搜索出的假定初始波头到达时间点为mr；(3)根据步骤(2)得到的初始波头到达时间点ms、mr，从Us中剔除ms前的a个信号，然后从Us剩余的序列中选择排在列首的长度为b的序列Us1：从U_r中剔除m_r前的a个信号，然后从U_r剩余的序列中选择排在列首的长度为b的序列U_r1，(4)分别以Us1和Ur1为输入序列，采用ARIMA模型进行预测，得到相应的预测序列Us，forecast和Ur，forecast：其中，c为预测序列的长度；(5)计算预测序列与相应的实际序列的差值的绝对值：分别对Uf‑s和Uf‑r进行一阶差分运算，得到相应的差分序列：设置阈值w2，分别对Ud(f‑s)、Ud(f‑r)执行搜索：从向量的第一个分量开始，遍历向量中所有元素，当遇到第一个大于阈值w2的分量时，记录该分量对应的时间点；记Ud(f‑s)中搜索出的时间点为ns，Ud(f‑r)中搜索出的时间点为nr；(6)计算Ps精确波头到达时间点为：Ts＝ms‑a‑b+ns计算Pr精确波头到达时间点为：Tr＝mr‑a‑b+nr；(7)设故障初始行波信号以传播速度v到达线路两端Ps、Pr的时间为Ts和Tr，构建双端测距公式模型为：其中，Dsf和Drf分别是故障点与Ps、Pr之间距离；L为Ps与Pr之间的线路长度；求解双端测距公式模型，得到：带入Ts和Tr即可得到Dsf和Drf。