一種基于濾波特性的波頭查找方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電線路故障定位的相關(guān)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種基于濾波特性的波頭查找方法。
【背景技術(shù)】
[0002]行波波頭到達(dá)時(shí)刻的確定是進(jìn)行輸電線路故障定位的關(guān)鍵，是保證輸電線路安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提。通過(guò)輸電線路智能故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得的故障行波波形，由于監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部存在電磁干擾及其工作環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，目前測(cè)得的故障行波往往含有大量的噪聲干擾，造成行波波頭的查找出現(xiàn)誤定位、漏定位或過(guò)定位等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而對(duì)輸電線路故障定位造成了很大的困難，是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種基于濾波特性的波頭查找方法，可以保留故障行波中故障特征的頻率特征，弱化或消除噪聲干擾所在范圍的頻率特征，可很大程度上避免波頭的誤查找和漏查找，一定程度上抑制過(guò)查找。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種基于濾波特性的波頭查找方法，包括以下步驟:
[0005]分析典型雷擊、非雷擊故障行波電流，確定故障行波電流的主波頻譜分布范圍；
[0006]對(duì)故障行波電流進(jìn)行預(yù)處理，剔除硬件噪聲干擾；
[0007]采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析，根據(jù)故障行波電流的主波頻譜分布范圍，確定數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素在時(shí)域上的時(shí)間長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，將波頭從故障行波電流中完整提取出來(lái)；
[0008]通過(guò)計(jì)算行波波頭在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算前后的電流幅值衰減程度，刪除過(guò)查找波頭，正確提取故障行波電流中表征故障點(diǎn)信息的波頭。
[0009]上述方案中，在所述分析典型雷擊、非雷擊故障行波電流，確定故障行波電流的主波頻譜分布范圍的步驟中，對(duì)典型故障行波電流進(jìn)行頻譜分析，基于行波電流波尾特征和巡線反饋結(jié)果將故障分為雷擊和非雷擊故障，分別準(zhǔn)確獲得雷擊和非雷擊故障行波電流的主波頻譜分布范圍。
[0010]上述方案中，在所述采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析，根據(jù)故障行波電流的主波頻譜分布范圍，確定數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素在時(shí)域上的時(shí)間長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，將波頭從故障行波電流中完整提取出來(lái)的步驟中，不同故障行波電流的主波頻譜分布范圍確定方法是:典型雷擊故障行波電流主波一般為觸發(fā)點(diǎn)后的第一個(gè)極值點(diǎn)，主波頻率特征表現(xiàn)為該極值點(diǎn)前后的轉(zhuǎn)折點(diǎn)間的時(shí)間長(zhǎng)度；典型非雷擊故障行波電流的主波在波形圖譜中表現(xiàn)為陡峭并且呈現(xiàn)幅值較大的極值點(diǎn)。
[0011]上述方案中，在所述采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析，根據(jù)故障行波電流的主波頻譜分布范圍，確定數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素在時(shí)域上的時(shí)間長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，將波頭從故障行波電流中完整提取出來(lái)的步驟中，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)現(xiàn)波頭查找方法為:首先由主波峰值點(diǎn)前后的轉(zhuǎn)折點(diǎn)間的時(shí)間長(zhǎng)度作為一維結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)度，然后由數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的開(kāi)、閉運(yùn)算的平均值來(lái)求取行波中與主波頻率特征相同的極值點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)波頭從故障行波電流中完整提取出來(lái)。
[0012]上述方案中，在所述通過(guò)計(jì)算行波波頭在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算前后的電流幅值衰減程度，刪除過(guò)查找波頭，正確提取故障行波電流中表征故障點(diǎn)信息的波頭步驟中，刪除過(guò)查找波頭的方法是:行波波頭在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算前后的電流幅值衰減不超過(guò)經(jīng)驗(yàn)閾值且該波頭所占時(shí)域長(zhǎng)度的兩倍不小于主波所占時(shí)域長(zhǎng)度，則為正確波頭，否則為過(guò)查找波頭。
[0013]實(shí)施本發(fā)明的基于濾波特性的波頭查找方法，具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明基于行波中故障頻率特征，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析進(jìn)行濾波，保留故障行波中故障特征的頻率特征，弱化或消除噪聲干擾所在范圍的頻率特征，可很大程度上避免波頭達(dá)到時(shí)刻的誤定位和漏定位，一定程度上抑制過(guò)定位，提高輸電線路故障定位的準(zhǔn)確度。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明基于濾波特性的波頭查找方法的流程圖；
[0017]圖2是典型雷擊故障行波波形；
[0018]圖3是基于小波奇異性分析查找波頭的效果圖；
[0019]圖4是基于濾波特性查找波頭的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]本發(fā)明提出一種基于濾波特性的波頭查找方法，通過(guò)對(duì)典型故障行波進(jìn)行頻譜分析，獲得行波的故障特征所在頻率分布，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析，構(gòu)造表征故障特征的頻率特征的一維結(jié)構(gòu)元素，保留故障特征，弱化或消除噪聲干擾所在范圍的頻率特征。由于本發(fā)明是基于濾波特性的查找方法，對(duì)不同故障類型的故障特征頻率的確定是非常重要的，需要通過(guò)大量典型故障行波進(jìn)行頻譜分析。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析中的一維結(jié)構(gòu)元素長(zhǎng)度決定了濾波效果，故對(duì)一維結(jié)構(gòu)元素長(zhǎng)度的推算采用幾何方法搜尋高最大下的極值點(diǎn)前后長(zhǎng)度作為一維結(jié)構(gòu)元素長(zhǎng)度的參考值。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明基于濾波特性的波頭查找方法包括以下步驟:
[0023]分析典型雷擊、非雷擊故障行波電流，確定故障行波電流的主波頻譜分布范圍，其具體包括:
[0024]基于行波電流波尾特征和巡線反饋結(jié)果將故障分為雷擊和非雷擊故障，分別準(zhǔn)確獲得雷擊和非雷擊故障行波電流的主波頻譜分布范圍。
[0025]對(duì)輸電線路故障監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，確定設(shè)備硬件噪聲頻率范圍。對(duì)于故障行波電流信號(hào)，硬件噪聲屬于甚高頻信號(hào)，同時(shí)較之行波電流主波和波頭屬于甚高頻干擾，表現(xiàn)為毛刺。
[0026]對(duì)故障行波電流進(jìn)行預(yù)處理，剔除硬件噪聲干擾，其具體包括:
[0027]對(duì)故障行波進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)低通無(wú)相移濾波，保留故障行波電流的頻率上限，即剔除硬件噪聲干擾。
[0028]采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析，根據(jù)故障行波電流的主波頻譜分布范圍，確定數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素在時(shí)域上的時(shí)間長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，將波頭