[发明专利]一种故障行波定位方法

说明书

本发明公开一种故障行波定位方法，步骤包括：S1.输电线路发生故障时，采集输电线路的故障行波信号；S2.将采集的故障行波信号进行解耦变换，得到故障行波的分量信号；S3.将故障行波的分量信号进行VMD分解，得到分解后的模态分量；S4.使用Hilbert变换提取模态分量的瞬时频率，根据提取的瞬时频率确定故障初始行波的分量信号的到达时刻；S5.使用故障初始行波的分量信号的到达时刻确定得到故障点的位置。本发明具有实现方法简单、所需成本低、应用灵活且定位效率及精度高等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统安全保护技术领域，尤其涉及一种故障行波定位方法。

背景技术

随着电力系统的规模不断扩大，输电线路的负荷量逐年增加，电力客户对电网安全运行的要求越来越，如何快速查找输电线路故障点位置，实现故障的快速切除已经成为电力系统运行稳定性的重要保障。

行波定位法作为故障定位最有效的方法之一被普遍使用，根据行波定位原理的不同，行波定位法分为单端行波法和双端行波法，其中单端行波法利用故障初始行波到达线路一端的时间和故障点反射行波到该端的到达时间，结合故障行波的传输速度计算故障点位置；双端行波法利用故障初始行波到达线路两端的时间，结合故障行波的传输速度计算故障点位置。由行波定位法的原理可知，上述行波定位法得到的行波定位结果的精度取决于故障行波波头的达到时刻和行波的传输速度。

针对故障行波波头的检测问题，目前存在多种检测方式，如使用小波分析的方法、希尔伯特黄变换(Hilbert Huang Transform，HHT)检测方法等，其中小波分析在一定的噪声情况下对非奇异信号进行检测，具有良好的效果，但不同的分解尺度和小波基函数会导致不同的结果；利用HHT检测时，其中的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)算法存在模态混叠现象和端点效应，造成测距误差较大，虽然有从业者提出采用EEMD和ELMD方法对模态混叠现象进行抑制，但仍无法消除模态混叠和端点效应的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、所需成本低、应用灵活且定位效率及精度高的故障行波定位方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种故障行波定位方法，步骤包括：

S1.输电线路发生故障时，采集输电线路的故障行波信号；

S2.将采集的所述故障行波信号进行解耦变换，得到故障行波的分量信号；

S3.将所述故障行波的分量信号进行VMD(Variational Mode decomposition，变模态分解) 分解，得到分解后的模态分量；

S3.使用Hilbert变换提取所述模态分量的瞬时频率，

根据提取的瞬时频率确定故障初始行波的分量信号的到达时刻；

S4.使用所述故障初始行波的分量信号的到达时刻确定得到故障点的位置。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中采用凯伦布尔变换对故障行波信号进行解耦变换，得到故障行波的零线模分量和线模分量信号。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中进行VMD分解时，将所述故障行波的零线模分量和线模分量作为实值输入信号f，并分解为多个具有特定稀疏属性的离散模态信号u_k，其中利用多个维纳滤波组实现滤波。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中进行VMD分解的步骤为：

S31.设定初始值，将和n的初始值设为0，K设置为需要分解的正整数， n＝n+1，{u_k}和{ω_k}分别为k个模态分量和各模态分量的中心频率；