輸電線路雙端故障測(cè)距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電線路雙端故障測(cè)距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)建設(shè)等，高壓輸電線路不斷增多，而由于輸電走廊途徑地區(qū) 的氣候和地形條件等因素的影響，輸電線路是電力系統(tǒng)中易于發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，及時(shí)找出 故障位置、排除故障能有效提高系統(tǒng)的供電可靠性，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有 重要作用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)故障測(cè)距技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，提出了多種原理方法，其中雙端 量法測(cè)距技術(shù)同時(shí)利用故障線路兩端的電氣量實(shí)現(xiàn)故障定位，不受故障類型和過(guò)渡電阻等 因素的影響，具有很高精度。
[0003] 現(xiàn)有的雙端故障測(cè)距算法主要有兩種，一種是不需要雙端數(shù)據(jù)同步的算法，不過(guò) 利用不同步數(shù)據(jù)的時(shí)域算法會(huì)受到算法過(guò)程中產(chǎn)生誤差的影響，算法復(fù)雜；另一種是利用 同步數(shù)據(jù)的計(jì)算方法，但是依賴基于GPS采樣裝置的嚴(yán)格數(shù)據(jù)同步。
[0004] 實(shí)際應(yīng)用中，一些線路尚未安裝GPS裝置或者GPS裝置時(shí)鐘同步失效等問(wèn)題都會(huì) 引起雙端數(shù)據(jù)的不同步采樣，都將影響測(cè)距方法的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種輸電線路雙端故障測(cè)距系統(tǒng)，無(wú)需GPS裝置即可實(shí)現(xiàn)輸電線路雙 端故障測(cè)距系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種輸電線路雙端故障測(cè)距系統(tǒng)，包括高頻數(shù)據(jù)采集模塊、工頻數(shù)據(jù)采集模塊、控 制邏輯電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)算機(jī)裝置；
[0008] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集高頻數(shù)據(jù)；
[0009] 所述低頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集低頻數(shù)據(jù)；
[0010] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊和所述工頻數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集受到控制邏輯電路 模塊的同步控制，保證采集數(shù)據(jù)的同時(shí)性；
[0011] A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的高頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及對(duì)所 述低頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的低頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
[0012] 計(jì)算機(jī)裝置，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障測(cè)距。
[0013] 可選的，還包括：
[0014] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。
[0015] 可選的，所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊包括：羅氏線圈、取樣電路；
[0016] 羅氏線圈對(duì)線路上的電流信號(hào)進(jìn)行采樣，羅氏線圈連接信號(hào)取樣電路。
[0017] 可選的，所述取樣電路，用于將輸電線路行波信號(hào)按不同變比進(jìn)行多路采集，取樣 電路的最小輸出電壓不超過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入電壓。
[0018] 可選的，所述計(jì)算機(jī)裝置包括濾波模塊、奇異點(diǎn)識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)模塊、故障定 位模塊；
[0019] 所述濾波模塊、所述奇異點(diǎn)識(shí)別模塊及所述數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)模塊，用于故障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 對(duì)時(shí)；
[0020] 所述故障定位模塊，用于進(jìn)行故障定位。
[0021] 可選的，所述數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)模炔基于Gabor原子庫(kù)的MP算法，具體包括：
[0022] 建立Gabor原子庫(kù)，Gabor原子由高斯窗函數(shù)經(jīng)過(guò)調(diào)制而成，高斯窗調(diào)制的Gabor 原子具有時(shí)頻分辨率和靈活的時(shí)頻積，能夠準(zhǔn)確的捕捉信號(hào)的時(shí)頻細(xì)節(jié)，使用實(shí)數(shù)形式的 Gabor原子完成基展開(kāi)，Gabor實(shí)數(shù)原子表達(dá)式為：
[0024] 式中，常數(shù)Ka為原子歸一化因子；定義
SgY(t)的索引，其中s為尺 度參數(shù)，u為位移因子，ω為頻率因子，φ為相位因子；
為高斯窗函數(shù)，定義 Γ = R+XR2X [0, 2 π ), a e Γ ；
[0025] 從原子庫(kù)中依照索引掃描找到本次迭代中與當(dāng)前分析信號(hào)內(nèi)積最大的原子，從當(dāng) 前信號(hào)中抽出本次匹配最佳原子的能量，形成新的殘余信號(hào)，依此循環(huán)，每一步都從原子庫(kù) 中找出一個(gè)最優(yōu)原子來(lái)線性表出信號(hào)；
[0026] 進(jìn)行N次迭代后，忽略殘余信號(hào)能量，s'（η)可以用下式表示：
[0028] 其中，滿足條件
[0030] 其中，s'（η)為信號(hào)總能量，R1s為第一次迭代的起始信號(hào)能量，Rms為第m次迭代 的信號(hào)能量，gam為原子庫(kù)中第m次抽取的最佳匹配原子，Rm+1s = Rms-〈Rms, gam>gam為第m 次迭代后將獲得的最佳匹配原子從殘余信號(hào)中抽取出去形成新的殘余信號(hào)，<Rms，g°m>為 與R ms內(nèi)積最大的原子；
[0031] Gabor實(shí)數(shù)原子做傅立葉變換后得到

為中心，且其有效范圍與原子尺度s成反比。
[0034] 可選的，所述故障定位模塊進(jìn)行計(jì)算，確定線路中故障點(diǎn)距測(cè)試單元安裝點(diǎn)的距 離，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)迅速查找故障點(diǎn)并有效消除；
[0035] 阻抗法電壓方程如下：
[0041] 其中，Z為線路單位長(zhǎng)度的阻抗；Dmf為M端到故障點(diǎn)F的距離，CZw、L為厘端測(cè) 量到的電壓、電流；&為N端測(cè)量到的電流；Rf為故障點(diǎn)的過(guò)渡電阻；4為故障點(diǎn)的短路 電流。
[0042] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)高頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及對(duì)低頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障測(cè)距，從而無(wú)需GPS裝置即可實(shí)現(xiàn)輸電線路雙端故障測(cè)距 系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0044] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的輸電線路雙端故障測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的高頻數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)部原理圖；
[0046] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的原子分解對(duì)信號(hào)處理后的時(shí)頻分布圖；
[0047] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的迭代獲得的各原子的參數(shù)量；
[0048] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的單相線路接地故障原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例首先利用數(shù)據(jù)采集裝置分別獲得故障線路兩端的不同采樣頻率的 兩組數(shù)據(jù)，每側(cè)采樣點(diǎn)的兩組數(shù)據(jù)基于同一個(gè)時(shí)鐘，保證本側(cè)采樣數(shù)據(jù)的同時(shí)性，將兩側(cè) 的采集數(shù)據(jù)通過(guò)信道傳輸?shù)接?jì)算機(jī)裝置，再基于一種新的分析非線性、非平穩(wěn)信號(hào)的方 法--時(shí)頻原子算法對(duì)采集到的高頻雙端故障信號(hào)進(jìn)行波頭識(shí)別，分析對(duì)時(shí)，將對(duì)時(shí)后的 低頻采樣同步數(shù)據(jù)作為基于同步數(shù)據(jù)的雙端測(cè)距算法的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，即可得出故障 點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。
[0051] 實(shí)施例1
[0052] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種輸電線路雙端故障測(cè)距系統(tǒng)，包括高頻數(shù)據(jù) 采集模塊、工頻數(shù)據(jù)采集模塊、控制邏輯電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)算機(jī)裝置；
[0053] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集高頻數(shù)據(jù)；
[0054] 所述低頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集低頻數(shù)據(jù)；
[0055] 所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊和所述工頻數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集受到控制邏輯電路 模塊的同步控制，保證采集數(shù)據(jù)的同時(shí)性；
[0056] A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的高頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及對(duì)所 述低頻數(shù)據(jù)采集模塊采集的低頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
[0057] 計(jì)算機(jī)裝置，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障測(cè)距。
[0058] 可選的，還包括：
[0059] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。
[0060] 可選的，所述高頻數(shù)據(jù)采集模塊包括：羅氏線圈、取樣電路；
[0061] 羅氏線圈對(duì)線路上的電流信號(hào)進(jìn)行采樣，羅氏線圈連接信號(hào)取樣電路。
[0062] 可選的，所述取樣電路，用于將輸電線路行波信號(hào)按不同變比進(jìn)行多路采集，取樣 電路的最小輸出電壓不超過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入電壓。
[0063] 可選的，所述計(jì)算機(jī)裝置包括濾波模塊、奇異點(diǎn)識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)模塊、故障定 位模塊；
[0064] 所述濾波模塊、所述奇異點(diǎn)識(shí)別模塊及所述數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)模塊，用于故障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 對(duì)時(shí)；
[0065] 所述故障定位模塊，用于進(jìn)行故障定位。
[0066] 可選的，所述數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)模炔基于Gabor原子庫(kù)的MP算法，具體包括：
[0067] 建立Gabor原子庫(kù)，Gabor原子由高斯窗函數(shù)經(jīng)過(guò)調(diào)制而成，高斯窗調(diào)制的Gabor 原子具有時(shí)頻分辨率和靈活的時(shí)頻積，能夠準(zhǔn)確的捕捉信號(hào)的時(shí)頻細(xì)節(jié)，使用實(shí)數(shù)形式的 Gabor原子完成基展開(kāi)，Gabor實(shí)數(shù)原子表達(dá)式為：
[0069] 式中，常數(shù)Ka為原子歸一化因子；定義Λ = 的為gY(t)的索引，其中s為尺 度參數(shù)，U為位移因子，ω為頻率因子，φ為相位因子；
為高斯窗函數(shù)，定義 Γ = R+XR2X [0, 2 π ), a e Γ ；
[0070] 從原子庫(kù)中依照索引掃描找到本次迭代中與當(dāng)前分析信號(hào)內(nèi)積最大的原子，從當(dāng) 前信號(hào)中抽出本次匹配最佳原子的能量，形成新的殘余信號(hào)，依此循環(huán)，每一步都從原子庫(kù) 中找出一個(gè)最優(yōu)原子來(lái)線性表出信號(hào)；
[0071] 進(jìn)行N次迭代后，忽略殘余信號(hào)能量，s'（η)可以用下式表示：
[0073] 其中，滿足條件
[0075] 其中，s'（η)為信號(hào)總能量，R1S為第一次迭代的起始信號(hào)能量，Rms為第m次迭代 的信號(hào)能量，g am為原子庫(kù)中第m次抽取的最佳匹配原子，Rm+1s = Rms-〈Rms, gam>gam為第m 次迭代后將獲得的最佳匹配原子從殘余信號(hào)中抽取出去形成新的殘余信號(hào)，<Rms，ga，為 與R ms內(nèi)積最大的原子；
[0076] Gabor實(shí)數(shù)原子做傅立葉變換后得到

為中心，且其有效范圍與原子尺度s成反比。
[0079] 可選的，所述故障定位模塊進(jìn)行計(jì)算，確定線路中故障點(diǎn)距測(cè)試單元安裝點(diǎn)的距 離，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)迅速查找故障點(diǎn)并有效消除；