[發明專利]一種基于電磁時間反演的傳遞函數相關性的傳輸線及網絡故障定位方法

有效

• 申請號: 202010082926.5
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111313932B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 謝彥召;和少寅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B3/46
• 分類號: H04B3/46;H04B3/54;H04L12/24;H04L12/26;H04L7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種基于電磁時間反演的傳遞函數相關性的傳輸線及網絡故障定位方法，包括：1)在傳輸線及網絡中任意一個終端設置單個觀測點，測量并記錄一段有限時長內的故障高頻暫態信號，即得到測量信號；2)建立步驟1)的傳輸線仿真模型，通過仿真得到不同位置處產生的故障暫態信號，即得到仿真信號；3)利用信號同步方法，對步驟2)得到的仿真信號和步驟1)測量信號進行起始時刻的時間同步操作，消除采樣過程中的偏差；4)利用信號濾波方法仿真信號和測量信號進行濾波，提取出仿真信號和測量信號中的傳遞函數；5)計算仿真信號與測量信號之間傳遞函數的相關系數，通過尋找相關系數極大值來判斷故障位置。該方法可以實現基于單一觀測點在線監測，以覆蓋整個傳輸線網絡，在電力傳輸線故障定位中具有較強的實用價值。

技術領域

本發明屬于電力傳輸線故障定位技術領域，具體涉及一種基于電磁時間反演的傳遞函數相關性的傳輸線及網絡故障定位方法。

背景技術

傳輸線是電網輸配電的關鍵基礎設施，它在運行過程中受自然環境、人為因素、絕緣惡化等多種原因，不可避免的會發生故障。線路發生故障后尋找故障點是保證電網安全穩定運行的一項關鍵技術，準確高效的定位故障既能減輕巡線負擔，節省大量的人力物力，又能加快線路的恢復供電，減少因停電造成的經濟損失。隨著我國電網的建設發展，特高壓遠距離輸電線路的投運里程在國際上處于領先，輸電距離從百公里延伸至上千公里。低電壓等級的城市配電網網絡結構復雜，分支多，同時包含大量架空線和埋地電纜組成的混合線路。在新的運行環境下，傳統的故障定位方法遇到了若干瓶頸問題。

目前，傳統的輸電線路故障定位技術主要分為阻抗法和行波法兩種類型，前者算法簡單、易于實現，但缺點在于定位結果受故障電阻和網絡拓撲結構影響較大，無法適用于多終端分布式傳輸線網絡。而行波法作為目前傳輸線故障定位的主流方法，需要預估行波在線路中的傳播速度和到達時刻，利用線路故障產生的暫態行波信號進行分析和估計故障位置。

但是，對于遠距離輸電線路，行波在傳播過程中會發生色散現象，且波形隨著傳播距離的增大發生不同程度的失真，這就增大了對波形奇異點提取的難度，難以通過波峰、波頭來計算傳播距離。另外，行波在發生色散的同時亦發生幅值和能量的衰減，頻率越高、傳播距離越遠，衰減程度越大，這就導致了定位精度的下降。對于多分支復雜結構的傳輸線網絡，行波分叉點處會發生行波的散射，傳播過程復雜，難以有效辨識直達信號與折反射信號。對于復雜網絡的故障定位問題，需結合多個終端的測量數據來實現。但多終端定位系統需要對各終端的測量數據進行高精度的時間同步和數據遠程通信，這無疑增加了監測系統的復雜度和成本，同時定位效果受限于GPS(Global Position System,GPS)的時間精度。因此，目前缺乏一種有效的基于單個觀測點來覆蓋整個傳輸線網絡的故障定位方法，用以解決以上瓶頸問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于電磁時間反演的傳遞函數相關性的傳輸線及網絡故障定位方法，該方法可以實現基于單一觀測點在線監測，以覆蓋整個傳輸線網絡。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種基于電磁時間反演的傳遞函數相關性的傳輸線及網絡故障定位方法，包括以下步驟：

1)在傳輸線及網絡中任意一個終端設置單個觀測點，測量并記錄一段有限時長內的故障高頻暫態信號，即得到測量信號；

2)建立步驟1)的傳輸線仿真模型，通過仿真得到不同位置處產生的故障暫態信號，即得到仿真信號；

3)利用信號同步方法，對步驟2)得到的仿真信號和步驟1)測量信號進行起始時刻的時間同步操作，消除采樣過程中的偏差；

4)利用信號濾波方法對仿真信號和測量信號進行濾波，提取出仿真信號和測量信號中的傳遞函數；

5)計算仿真信號與測量信號之間傳遞函數的相關系數，通過尋找相關系數極大值來判斷故障位置。