一种双端行波测距模量选择同步方法及装置与流程

1.本发明涉及输电线路故障定位技术领域，具体涉及一种双端行波测距模量选择同步方法及装置。


背景技术：

2.输电线路双端行波测距是利用线路两端的初始行波波头时刻，借助光纤通道和卫星精确授时进行测距的故障定位技术，双端行波测距具有不需要识别故障点反射波、测距精度高的优点。理想情况下，各个模量电流的初始行波波头时刻相同，双端行波测距可以任意选择模量电流进行计算。但实际故障工况往往非常复杂，比如发展性故障，某一相先发生接地故障，随后发生两相接地故障，造成各个模量电流的初始行波波头时刻出现较大差异。这种情况下线路两侧如果仍然随意选择模量电流，可能造成选择的模量不一致，两侧的初始行波波头时刻差不能正确反映故障距离，导致测距结果的错误。
3.此外，双端行波测距的精度与初始行波波头时刻的识别精度密切相关，一般来说，行波波头越陡，小波变换模极大值幅值越大，波头时刻的提取精度越高，所以实际工程中应尽量选择行波波头上升速度最快的模量电流进行测距。


技术实现要素：

4.本技术的目的，在于提供一种双端行波测距模量选择同步方法及装置，通过对两侧各模量电流模极大值的综合判断，实现两侧模量选择的严格同步，同时确保所选择模量电流的模极大值为最优，从而有效提高双端行波测距的精度。
5.为了达成上述目的，本技术的解决方案是：
6.一方面，本技术提供了一种双端行波测距模量选择同步方法，包括如下步骤：
7.获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流；
8.对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合；
9.根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；
10.将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值；
11.比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。
12.优选的方案中，所述三相电流行波数据采样周期为1μs。
13.优选的方案中，所述各个模量电流包括0模电流i0、α模电流i
α
、β模电流i
β
。
14.优选的方案中，所述相模变换采用clarke变换、karenbauer变换或者wedpohl变换。
15.优选的方案中，所述对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合计算步骤如下：
16.对各模量电流ik(k＝0,α,β)进行小波分析，其中k代表模量，取值包括0模,α模,β
模；
17.遍历各模量电流小波分析结果，求得各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)。
18.所述根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值计算步骤包括：
19.遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，求得各模量电流的模最大值mk(k＝0,α,β)；
20.再次遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，取第一个数值大于k1*mk(k＝0,α,β)的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为hk(k＝0,α,β)，其中k1为系数，0＜k1＜1。系数k1的取值范围为[0.2,0.5]。优选的，系数k1的取值为0.3。
[0021]
优选的方案中，两侧行波测距装置通过专用光纤或复用光纤交换各模量电流初始行波波头的模极大值。
[0022]
优选的方案中，所述模极大值综合最优的模量选取方法为：
[0023]
①
求取两侧各模量电流初始行波波头模极大值的最小值lk：
[0024][0025]
式中，k代表模量，取值包括0模,α模,β模；为本侧k模电流初始行波波头的模极大值；为对侧k模电流初始行波波头的模极大值。
[0026]
②
求取l0、l
α
、l
β
三者中的最大值，该最大值对应的模量即为模极大值综合最优的模量。
[0027]
优选的方案中，所述双端行波测距中初始行波波头时刻的计算采用所述模极大值综合最优的模量电流。
[0028]
另一方面，本技术提供了一种双端行波测距模量选择同步装置，包括依次连接的采集单元、模极大值集合求取单元、初始行波波头模极大值计算单元、通讯单元和模量选取单元；
[0029]
所述采集单元，用于获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流；
[0030]
所述模极大值集合求取单元，用于对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合；
[0031]
所述初始行波波头模极大值计算单元，用于根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0032]
所述通讯单元，用于将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0033]
所述模量选取单元，用于比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。
[0034]
优选的，所述三相电流行波数据采样周期为1μs。
[0035]
优选的，所述各个模量电流包括0模电流i0、α模电流i
α
、β模电流i
β
。
[0036]
优选的，所述相模变换采用clarke变换、karenbauer变换或者wedpohl变换。
[0037]
优选的，所述对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合计算步骤如下：
[0038]
对各模量电流ik(k＝0,α,β)进行小波分析，其中k代表模量，取值包括0模,α模,β模；
[0039]
遍历各模量电流小波分析结果，求得各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)。
[0040]
所述根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值计算步骤包括：
[0041]
遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，求得各模量电流的模最大值mk(k＝0,α,β)；
[0042]
再次遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，取第一个数值大于k1*mk(k＝0,α,β)的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为hk(k＝0,α,β)，其中k1为系数，0＜k1＜1。
[0043]
优选的，所述模极大值综合最优的模量选取方法为：
[0044]
①
求取两侧各模量电流初始行波波头模极大值的最小值lk：
[0045][0046]
式中，k代表模量，取值包括0模,α模,β模；为本侧k模电流初始行波波头的模极大值；为对侧k模电流初始行波波头的模极大值。
[0047]
②
求取l0、l
α
、l
β
三者中的最大值，该最大值对应的模量即为模极大值综合最优的模量。
[0048]
优选的，所述双端行波测距中初始行波波头时刻的计算采用所述模极大值综合最优的模量电流。
[0049]
采用上述方案后，双端行波测距装置通过获取两侧各模量电流初始行波波头的模极大值，对各模量电流的模极大值进行综合比较，选出两侧模极大值均较大的模量电流进行测距，提高了波头时刻识别的精确度；同时由于两侧装置处理的数据和程序是完全相同的，保证了两侧模量选择的严格一致，有效解决发生多相不同时故障时，两侧可能因模量选择不一致而无法正确测距的问题。
附图说明
[0050]
图1是本技术一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例流程图之一。
[0051]
图2是本技术一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例流程图之二。
[0052]
图3(a)是本技术一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例分析结果之一。
[0053]
图3(b)是本技术一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例分析结果之二。
[0054]
图4是本技术一种双端行波测距模量选择同步装置实施例示意图。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图和具体的实施例对本技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。
[0056]
如图1所示，一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例，包括如下步骤：
[0057]
s11：获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流；
[0058]
s12：对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合；
[0059]
s13：根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0060]
s14：将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0061]
s15：比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。
[0062]
如图2所示的另一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例，包括如下步骤：
[0063]
步骤一：获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流。
[0064]
优选地，所述三相电流行波数据采样周期为1μs，所述模量电流包括0模电流i0、α模电流i
α
、β模电流i
β
，所述相模变换可以采用clarke变换、karenbauer变换或者wedpohl变换。
[0065]
步骤二：对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合。
[0066]
具体计算步骤如下：
[0067]
①
对各模量电流ik(k＝0,α,β)进行小波分析，其中k代表模量，取值包括0模,α模,β模；
[0068]
②
遍历各模量电流小波分析结果，求得各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)。
[0069]
步骤三：根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0070]
具体计算步骤如下：
[0071]
①
遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，求得各模量电流的模最大值mk(k＝0,α,β)；
[0072]
②
再次遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，取第一个数值大于k1*mk(k＝0,α,β)的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为hk(k＝0,α,β)，其中k1为系数，0＜k1＜1。系数k1的取值范围为[0.2,0.5]。
[0073]
本实施例中系数k1取值为0.3，上述步骤则为再次遍历模极大值集合mk，取第一个数值大于0.3mk的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为hk。
[0074]
步骤四：将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值。
[0075]
优选地，两侧行波测距装置通过专用光纤或复用光纤交换各模量电流初始行波波头的模极大值。
[0076]
步骤五：比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。
[0077]
模极大值综合最优的模量选取方法为：
[0078]
①
求取两侧各模量电流初始行波波头模极大值的最小值lk：
[0079][0080]
式中，k代表模量，取值包括0模,α模,β模；为本侧k模电流初始行波波头的模极大值；为对侧k模电流初始行波波头的模极大值。
[0081]
②
求取l0、l
α
、l
β
三者中的最大值，该最大值对应的模量即为模极大值综合最优的模量。
[0082]
双端行波测距中初始行波波头时刻的计算采用上述模极大值综合最优的模量电流。
[0083]
图3(a)、图3(b)分别为本技术一种双端行波测距模量选择同步方法的实施例某故障工况下线路两侧的三相行波电流及各模量小波分析结果，可以看到该故障工况为三相电流不同时故障，各模量电流的初始行波波头时刻不相同，下面假设图(a)为m侧、图(b)为n侧。由图可知，按照本技术方法，m侧各模量电流的模最大值m0、m
α
、m
β
分别为：80.38a、123a、108.2a，各模量电流的初始行波波头模极大值h0、h
α
、h
β
分别为62.12a、67.39a、103.7a；n侧各模量电流的模最大值m0、m
α
、m
β
分别为：20.31a、15.9a、22.76a，各模量电流的初始行波波头模极大值h0、h
α
、h
β
分别为13.82a、11.82a、19.12a。根据上述数据可求得两侧各模量电流初始行波波头模极大值的l0、l
α
、l
β
最小值分别为13.82a、11.82a、19.12a，其中l0、l
α
、l
β
的最大值为19.12a，对应的模量为β模，因此线路两侧都将选择β模分量进行双端行波测距。
[0084]
如图4所示为本技术提供的一种双端行波测距模量选择同步装置实施例，包括依次连接的采集单元、模极大值集合求取单元、初始行波波头模极大值计算单元、通讯单元和模量选取单元。其中：
[0085]
采集单元，用于获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流；
[0086]
模极大值集合求取单元，用于对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合；
[0087]
初始行波波头模极大值计算单元，用于根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0088]
通讯单元，用于将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值；
[0089]
模量选取单元，用于比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。
[0090]
优选的装置实施例中，所述三相电流行波数据采样周期为1μs。
[0091]
优选的装置实施例中，所述各个模量电流包括0模电流i0、α模电流i
α
、β模电流i
β
。
[0092]
优选的装置实施例中，所述相模变换采用clarke变换、karenbauer变换或者wedpohl变换。
[0093]
优选的装置实施例中，所述对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合计算步骤如下：
[0094]
对各模量电流ik(k＝0,α,β)进行小波分析，其中k代表模量，取值包括0模,α模,β模；
[0095]
遍历各模量电流小波分析结果，求得各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)。
[0096]
所述根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值计算步骤包括：
[0097]
遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，求得各模量电流的模最大值mk(k＝0,α,β)；
[0098]
再次遍历各模量电流的模极大值集合mk(k＝0,α,β)，取第一个数值大于k1*mk(k＝0,α,β)的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为hk(k＝0,α,β)，其中k1为系数，0＜k1＜1。
[0099]
优选的装置实施例中，所述模极大值综合最优的模量选取方法为：
[0100]
①
求取两侧各模量电流初始行波波头模极大值的最小值lk：
[0101][0102]
式中，k代表模量，取值包括0模,α模,β模；为本侧k模电流初始行波波头的模极大值；为对侧k模电流初始行波波头的模极大值。
[0103]
②
求取l0、l
α
、l
β
三者中的最大值，该最大值对应的模量即为模极大值综合最优的模量。
[0104]
优选的装置实施例中，所述双端行波测距中初始行波波头时刻的计算采用所述模极大值综合最优的模量电流。
[0105]
本技术通过对线路两侧的各模量电流的模极大值进行综合比较，实现了两侧模量选择的严格同步，能够有效解决发生多相不同时故障时，两侧可能因模量选择不一致而无法正确测距的问题；同时由于采用了模极大值综合最优的模量，提高了双端行波测距的精度。
[0106]
本技术不受上述实施例子的限制，上述实施例中的描述只用于帮忙理解本技术的核心思想，凡是依据本技术的思想，对本技术进行修改或等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，都应该属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于，包括如下步骤：获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流；对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合；根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值；比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。2.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述三相电流行波数据采样周期为1μs。3.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述各个模量电流包括0模电流i0、α模电流i
α
、β模电流i
β
。4.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述相模变换采用clarke变换、karenbauer变换或者wedpohl变换。5.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合计算步骤如下：对各模量电流i
k
(k＝0,α,β)进行小波分析，其中k代表模量，取值包括0模,α模,β模；遍历各模量电流小波分析结果，求得各模量电流的模极大值集合m
k
(k＝0,α,β)；所述根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值计算步骤包括：遍历各模量电流的模极大值集合m
k
(k＝0,α,β)，求得各模量电流的模最大值m
k
(k＝0,α,β)；再次遍历各模量电流的模极大值集合m
k
(k＝0,α,β)，取第一个数值大于k1*m
k
(k＝0,α,β)的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为h
k
(k＝0,α,β)，其中k1为系数，0＜k1＜1。6.如权利要求5所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述系数k1的取值范围为[0.2,0.5]。7.如权利要求6所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述系数k1的取值为0.3。8.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：两侧行波测距装置通过专用光纤或复用光纤交换各模量电流初始行波波头的模极大值。9.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述模极大值综合最优的模量选取方法为：
①
求取两侧各模量电流初始行波波头模极大值的最小值l
k
：式中，k代表模量，取值包括0模,α模,β模；为本侧k模电流初始行波波头的模极大值；为对侧k模电流初始行波波头的模极大值；
②
求取l0、l
α
、l
β
三者中的最大值，该最大值对应的模量即为模极大值综合最优的模量。10.如权利要求1所述的双端行波测距模量选择同步方法，其特征在于：所述双端行波
测距中初始行波波头时刻的计算采用所述模极大值综合最优的模量电流。11.一种双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于，包括依次连接的采集单元、模极大值集合求取单元、初始行波波头模极大值计算单元、通讯单元和模量选取单元；所述采集单元，用于获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流；所述模极大值集合求取单元，用于对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合；所述初始行波波头模极大值计算单元，用于根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值；所述通讯单元，用于将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值；所述模量选取单元，用于比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流。12.如权利要求11所述的双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于：所述三相电流行波数据采样周期为1μs。13.如权利要求11所述的双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于：所述各个模量电流包括0模电流i0、α模电流i
α
、β模电流i
β
。14.如权利要求11所述的双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于：所述相模变换采用clarke变换、karenbauer变换或者wedpohl变换。15.如权利要求11所述的双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于：所述对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合计算步骤如下：对各模量电流i
k
(k＝0,α,β)进行小波分析，其中k代表模量，取值包括0模,α模,β模；遍历各模量电流小波分析结果，求得各模量电流的模极大值集合m
k
(k＝0,α,β)；所述根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值计算步骤包括：遍历各模量电流的模极大值集合m
k
(k＝0,α,β)，求得各模量电流的模最大值m
k
(k＝0,α,β)；再次遍历各模量电流的模极大值集合m
k
(k＝0,α,β)，取第一个数值大于k1*m
k
(k＝0,α,β)的模极大值作为该模量电流初始行波波头的模极大值，记为h
k
(k＝0,α,β)，其中k1为系数，0＜k1＜1。16.如权利要求11所述的双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于：所述模极大值综合最优的模量选取方法为：
①
求取两侧各模量电流初始行波波头模极大值的最小值l
k
：式中，k代表模量，取值包括0模,α模,β模；为本侧k模电流初始行波波头的模极大值；为对侧k模电流初始行波波头的模极大值；
②
求取l0、l
α
、l
β
三者中的最大值，该最大值对应的模量即为模极大值综合最优的模量。17.如权利要求11所述的双端行波测距模量选择同步装置，其特征在于：所述双端行波测距中初始行波波头时刻的计算采用所述模极大值综合最优的模量电流。

技术总结
本发明公开了一种双端行波测距模量选择同步方法，包括：获取三相电流行波数据，进行相模变换得到各个模量电流，对各模量电流进行小波分析求取模极大值集合，根据各模量电流的模极大值集合计算各模量电流初始行波波头的模极大值，将各模量电流初始行波波头的模极大值传送给对侧，同时接收对侧各模量电流初始行波波头的模极大值，比较两侧的模极大值，选取模极大值综合最优的模量电流为双端行波测距模量电流，实现两侧模量选择的严格同步。本申请同时公开了相应的同步装置。本申请的方案能够有效解决发生多相不同时故障时，两侧因模量选择不一致而无法正确测距的问题。择不一致而无法正确测距的问题。择不一致而无法正确测距的问题。


技术研发人员：黄涛 赵青春 徐晓春 谢华 陈玉林 谈浩 陆金凤 戴光武 李奔 王玉龙
受保护的技术使用者：南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：2020.09.08
技术公布日：2022/3/7