[发明专利]基于压缩传感技术的故障定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及电力系统上的故障定位装置和方法。

背景技术

在电力系统中，例如在下一代智能电网的实现中，故障的自动定位已经成为一个非常重要的环节。自动故障定位的目标是在故障发生后通过故障点产生的故障信号来快速定位该故障点，以免使该故障影响整个电力系统的正常工作或损坏电力系统设备。

最常见的电力系统故障为短路故障，通常发生在输电网或配电网的电力传输线上。传统的故障定位是通过人工巡线的方式查找出故障发生的位置，这种人工的方法效率极低且成本很高。为此，需要设计自动化的故障定位装置及方法来完成故障定位。

现有的一些自动故障定位技术通常分为两大类，分别为阻抗法(impedance-based method)和行波法（traveling wave method）。该两种方法均是分析从一个故障点到一个信号测量点之间的距离。阻抗法是根据计算从信号测量点到故障点之间的总的阻抗或电抗来评估故障点的位置，但由于电力传输线上的阻抗或电抗不是绝对均匀的，故应用此种方法的测试精度不高，很难满足精确定位的要求。

行波法是根据在故障点产生的行波或主动的检测信号在故障点反射的行波在电力传输线中的传播时间来计算故障点的位置的，尽管应用该方法避免了电力传输线本身特征不确定的影响，但若要获得较高的精度，需要较高的数据采样率。对于数字测量系统而言，决定精度的一个关键因素就是采样率的高低，根据尼奎斯特（Nyquist）采样定律，采样率需要大于原始信号的最大设定频率的两倍才能获得较高的精度。然而，较高的数据采样率必然要求故障定位装置在设计上满足高采样率要求，并且在后续数据传输或存储时需要传输或存储较大数量级的数据，从而带来传输带宽和存储空间的要求。而且还会提高数据传输或存储等过程中的电能消耗。

因此，有必要提供一种改进的故障定位装置及方法以解决至少上述技术问题。

发明内容

有鉴于上述提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种故障定位装置。该故障定位装置包括：

故障信号捕获单元，当该电力系统的电力传输线发生故障时，该故障信号捕获单元用于在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；

信号压缩传感单元，基于压缩传感技术对该故障信号捕获单元捕获的故障信号进行压缩传感处理；

信号传输单元，用于将压缩传感处理后的信号进行传输或存储；

信号重构单元，基于该压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及

故障位置计算单元，基于重构的故障信号计算该故障点的位置。

本发明的另一个方面在于提供一种故障定位方法。该故障定位方法包括：

在一个预设的第一信号测量点处捕获来自故障点的故障信号；

基于压缩传感技术对该捕获的故障信号进行压缩传感处理；

基于压缩传感处理后的信号对该故障信号进行重构；及

基于重构的故障信号计算该故障点的位置。

本发明提供的故障定位装置及方法，通过将压缩传感技术与行波法故障定位方法进行结合，即对通过行波法捕获的故障信号进行压缩传感处理后再进行后续的重构及定位计算，从而使信号的采样率较现有的尼奎斯特采样方法的采样率大大降低，进而也使信号的传输与存储要求大大降低了，同时也减小了因信号传输与存储过程而需要的能量损耗。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明应用于电力系统中的故障定位装置的一种实施方式的模块示意图。

图2a所示为在一个电力系统中当电力传输线上发生故障时一个行波信号从故障点产生并向一个信号测量点传输的示意图。

图2b所示在一个电力系统中当电力传输线上发生故障时一个行波信号从故障点产生并分别向两个信号测量点传输的示意图。

图3a为图2a中的产生的行波信号的波形示意图。

图3b为图3a中方框内波形的放大图。

图4所示为图1的故障定位装置中的信号预处理单元的一种实施方式的示意图。

图5a所示为图1的电力系统在故障点产生的故障信号的波形示意图。

图5b所示为图5a的故障信号经过预处理后的波形示意图。

图6所示为图1的故障定位装置中的信号压缩传感单元的一种实施方式的示意图。