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专利号: 2011103980883
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于行波多尺度信息的输电线路故障单端定位方法,其步骤为:

A、数据采集与预处理

故障录波装置从输电线路以采样率Fs采集A、B、C三相的故障电流行波信号iA(t)、iB(t)、iC(t)传送至故障定位装置,其中t表示采样时刻,经滤波处理后,故障定位装置根据被测输电线路的故障类型,选择相应的相作为基准相,对故障电流行波信号利用克拉克矩阵进行相模变换,得到用于故障定位的输电线路故障电流行波模信号x(t);

B、行波波头小波模极大值提取

对故障电流行波模信号x(t)进行多层连续小波变换,小波变换的小波基的中心频率为fc,小波变换的分解尺度为si,对应得到多层小波变换系数Cwi(t),其中i=1、2、...、n,为小波分解的层数序号;提取第1层小波变换系数Cw1(t)上第1个行波波头的模极大值Wmm1(s1)及其对应时刻 同时提取各层小波变换系数Cwi(t)上第2个行波波头的模极大值Wmm2(si)及其对应时刻C、行波波头频率确定

计算B步中各小波分解尺度对应的中心频率 其具体计算公式为: 其

中si为小波分解尺度;以小波分解尺度s1对应的中心频率 作为定位用的第1个行波波头的频率F1, 同时,利用信号的利普希茨指数和最小二乘法在各小波分解尺度si中确定出最好小波分解尺度sbest,并以该最好小波分解尺度sbest对应的中心频率作为定位用的第2个行波波头的频率F2;

D、单端故障定位

D1、根据被测的输电线路的模型分别计算得到定位用的第1个行波波头频率F1下的模波速度v1和定位用的第2个行波波头频率F2下的模波速度v2:首先计算模波速度矩阵Vj,

其中,Zj和Yj均为3×3的矩阵,分别为故障电流行波频率Fj下传输线路的模阻抗和模导纳矩阵,j=1、2,im表示求复数的虚部;

再由模波速度矩阵Vj,求得频率Fj下的模波速度vj:若故障为三相短路故障或单相接地短路故障时,模波速度vj=v22,若故障为两相短路故障或两相接地短路故障时,模波速度vj=v33;

D2、确定定位用的第1个行波波头的到达时刻t1和定位用的第2个行波波头的到达时刻t2;

D3、利用第1个行波波头和第2个行波波头的极性,判断输电线路故障发生的区段:当母线上仅有一条线路时,若第1个行波波头和第2个行波波头的极性相反,则故障发生在线路的前半段或线路中点,反之,则故障发生在线路的后半段;当母线上不止一条线路时,若第1个行波波头和第2个行波波头的极性相同,则故障发生在线路的前半段或线路中点,反之,则故障发生在线路的后半段;

D4、计算故障距离:

当故障发生在线路的前半段或线路中点时,故障距离d根据以下式(2)计算:

当故障发生在线路的后半段时,故障距离d根据以下式(3)计算:

式(3)中L为发生故障的线路全长。

2.如权利1所述的一种基于行波多尺度信息的输电线路故障单端定位方法,其特征在于:所述的步骤A中根据被测输电线路的故障类型,选择相应的相作为基准相,得到用于故障定位的输电线路故障电流行波模信号x(t)的具体做法是:若故障类型为三相短路故障,选择A相作为相模变换的基准相,选取相模变换后的α模信号作为故障电流行波模信号x(t);

若故障类型为两相短路故障或两相接地短路故障,选择非故障相作为相模变换的基准相,选取相模变换后的β模信号作为故障电流行波模信号x(t);

若故障类型为单相接地短路故障,选择故障相作为相模变换的基准相,选取相模变换后的α模信号作为故障电流行波模信号x(t)。

3.如权利1所述的一种基于行波多尺度信息的输电线路故障单端定位方法,其特征在于:所述的步骤C中在各小波分解尺度si中确定出最好小波分解尺度sbest,并以该最好小波分解尺度sbest对应的中心频率 作为定位用的第2个行波波头的频率F2的具体做法是:(1)将各层小波变换系数上第2个行波波头的模极大值Wmm2(si)及其对应的分解尺度si构成数据组[si,Wmm2(si)],其中i=1、2、...、n;

(2)根据下式(4)利用最小二乘法拟合第2个行波波头信号的利普希茨指数ε及常数A;

lg|Wmm2(si)|=lgA+ε·lg(si) (4)(3)根据拟合得到的第2个行波波头信号的利普希茨指数ε及常数A,将各小波分解尺度si重新代入式(4)计算各分解尺度上第2个行波波头的理论模极大值Wmm2’(si);

(4)在每一分解尺度上比较模极大值的绝对值|Wmm2(si)|与理论模极大值的绝对值|Wmm2’(si)|,选取二者差值的绝对值最小的分解尺度为最好分解尺度sbest,其中best的取值范围为1、2、...、n,最好分解尺度sbest对应的中心频率作为定位用的第2个行波波头的频率F2,

4.如权利1所述的一种基于行波多尺度信息的输电线路故障单端定位方法,其特征在于:所述的步骤D中定位用的第1个行波波头的到达时刻t1为第1个行波波头模极大值Wmm1(s1)的对应时刻 即 确定定位用的第2个行波波头的到达时刻t2的具体做法是:以最好小波分解尺度sbest上第2个行波波头的模极大值Wmm2(si=best)的对应时刻 为中心,在 范围内比较小波分解系数|Cwbest(t)|与理论模极大值|Wmm2’(sbest)|,选取二者差值的绝对值最小的对应时刻为定位用的第2个行波波头的到达时刻t2。