一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法技术

本发明专利技术提供了一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，所述录波数据处理方法具体为：建立雷击条件下的电磁暂态仿真模型，基于雷击条件下的电磁暂态仿真模型获取雷击接地故障条件下的故障录波波形；对获取的故障录波波形进行降噪处理，截取预设长度的降噪处理后的故障录波波形，基于截取的故障录波波形通过移动采样方法构建待分析样本集；根据构建的待分析样本集获取故障起始时刻以及故障结束时刻，根据故障起始时刻以及故障结束时刻获取故障发生前的录波波形以及故障发生后的录波波形。本发明专利技术能够对故障录波波形进行降噪处理，并以此提升故障起始时刻和故障结束时刻的判断准确性，从而提高后续故障测距的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法


[0001]本专利技术涉及输电线路雷击故障分析
，尤其是指一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法。

技术介绍

[0002]高压输电线路是电力系统中输送电能的通道，但由于输电线路的送电距离长，很容易受到环境、天气等因素的影响而发生各种类型的故障，而在输电线路发生故障后，需要快速、准确的寻找到故障位置并迅速排除故障，恢复供电，从而保障电力系统安全可靠运行。而输电线路两端的录波数据中，蕴含着线路和系统故障的重要信息，挖掘、提取故障录波数据中的有用信息，对于实现故障定位具有重要的理论意义与实际应用价值。
[0003]在现有的基于故障录波数据的故障定位算法在运算过程中往往需要对录波数据进行预处理，所述预处理的内容主要包括两个方面：现场录波数据故障起始和结束点的判定以及故障线路各相关电气量基波数据提取。而准确的故障起始时刻和结束时刻更是基波提取的关键。
[0004]目前对于现场录波数据故障起始点的判定技术主要运用了突变量电流检测方法，可以根据突变量电流的变化检测出录波数据中的故障起点。但是在采用传统的突变量电流检测法进行故障起始点检测时，其检测精度会受到许多因素的制约，比如波的折射、反射等。且在雷击故障条件下时，由于雷电上升时间达微秒级，故障录波的采样频率却都不超过10kHz，难以准确捕捉到故障起始时刻。且在由雷击导致的输电线路故障发生时，在故障瞬间会在线路上引入极大的瞬态干扰，加上各相线路之间的感应耦合，使得故障时获取的录波波形出现大量高频的瞬态噪声，在基波提取的过程中，也并未针对波形进行降噪处理，这也就使得无法准确判断故障起始时刻和故障结束时刻，很可能妨碍到后续的故障定位精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，通过模型仿真模拟获取雷击接地故障条件下的故障录波波形，并对故障录波波形进行降噪处理，再基于降噪处理后的故障录波波形确定故障起始时刻和故障结束时刻，能够解决现有的雷击故障条件下，录波数据处理过程中存在的录波数据采集精度不高，以及未对录波波形进行降噪处理导致的故障起始时刻和故障结束时刻检测精度不高的问题，能够获取准确的故障起始时刻和故障结束时刻，使得雷击接地故障条件下的故障测距结果的准确性能够得到提升。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：
[0007]一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，包括：
[0008]获取输电线路的电压等级信息，并根据输电线路电压等级建立雷击条件下的电磁暂态仿真模型，基于雷击条件下的电磁暂态仿真模型获取雷击接地故障条件下的故障录波
波形；
[0009]对获取的故障录波波形进行降噪处理，截取预设长度的降噪处理后的故障录波波形，基于截取的故障录波波形通过移动采样方法构建待分析样本集；
[0010]根据构建的待分析样本集获取故障起始时刻以及故障结束时刻，根据故障起始时刻以及故障结束时刻从截取的故障录波波形中获取故障发生前的录波波形以及故障发生后的录波波形。
[0011]进一步的，在对获取的故障录波波形进行降噪处理时，先采用小波基函数对故障录波波形进行分解，获取故障录波波形对应的小波分解系数，再通过小波阈值函数对分解后的故障录波波形进行阈值处理，根据阈值处理后的小波系数重构故障录波波形，获取降噪处理后的故障录波波形。
[0012]进一步的，所述阈值处理后的小波系数的表达式为：
[0013][0014]其中：为阈值处理后的小波系数，C
i,j
为含噪音信号的小波分解系数，T为阈值，k为调节系数，e为自然常数，sgn()为符号函数。
[0015]进一步的，所述待分析样本集包括故障起始分析样本集和故障结束分析样本集。
[0016]进一步的，基于截取的故障录波波形通过移动采样方法构建故障起始分析样本集的具体过程为：获取截取的故障录波波形中的最大值，获取最大值出现的时刻t
p
，并获取最大值出现的时刻t
p
前一个周波的时刻t0，截取时刻t0至时刻t
p
时间段内的故障录波波形作为待分析样本S0，采用移动采样方法，将采样窗口向前移动一个采样间隔Δt，截取时刻t0‑
Δt至时刻t
p
‑
Δt时间段内的故障录波波形作为待分析样本S1，将采样窗口再向前移动一个采样间隔Δt，截取时刻t0‑
2Δt至时刻t
p
‑
2Δt时间段内的故障录波波形作为待分析样本S2，并继续移动采样窗口，获取故障起始分析样本集S＝{S0、S1、S2、
…
S
n
}，且待分析样本S
n
的截取时刻t0‑
nΔt与时刻t
p
前三个周波的时刻相等。
[0017]进一步的，基于截取的故障录波波形通过移动采样方法构建故障结束分析样本集的具体过程为：获取截取的故障录波波形中的最大值，获取最大值出现的时刻t
p
，并获取最大值出现的时刻t
p
后一个周波的时刻t1，截取时刻t
p
至时刻t1时间段内的故障录波波形作为待分析样本L0，采用移动采样方法，将采样窗口向后移动一个采样间隔Δt，截取时刻t
p
+Δt至时刻t1+Δt时间段内的故障录波波形作为待分析样本L1，将采样窗口再向后移动一个采样间隔Δt，截取时刻t
p
+2Δt至时刻t0+2Δt时间段内的故障录波波形作为待分析样本L2，并继续移动采样窗口，获取故障结束分析样本集L＝{L0、L1、L2、
…
L
m
}，且待分析样本L
m
的截取时刻t
p
+mΔt与时刻t
p
后五个周波的时刻相等。
[0018]进一步的，根据构建的待分析样本集获取故障起始时刻以及故障结束时刻时，通过故障起始分析样本集S获取故障起始时刻，并通过故障结束分析样本集L获取故障结束时刻。
[0019]进一步的，所述通过故障起始分析样本集获取故障起始时刻的具体过程为：将故障起始分析样本集S中每个待分析样本对应的故障录波波形的所有波形值相加，获取故障起始分析样本集S中每个待分析样本对应的波形值总和，获取故障起始分析样本集S中波形
值总和为0的待分析样本，筛选出对应截取时间段的起始时刻最晚的待分析样本，并将筛选出的待分析样本的起始时刻作为故障起始时刻。
[0020]进一步的，将故障结束分析样本集L中每个待分析样本对应的故障录波波形的所有波形值相加，获取故障结束分析样本集L中每个待分析样本对应的波形值总和，获取故障结束分析样本集L中波形值总和为0的待分析样本，筛选出对应截取时间段的起始时刻最早的待分析样本，并将筛选出的待分析样本的结束时刻作为故障结束时刻。
[0021]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，其特征在于，包括：获取输电线路的电压等级信息，并根据输电线路电压等级建立雷击条件下的电磁暂态仿真模型，基于雷击条件下的电磁暂态仿真模型获取雷击接地故障条件下的故障录波波形；对获取的故障录波波形进行降噪处理，截取预设长度的降噪处理后的故障录波波形，基于截取的故障录波波形通过移动采样方法构建待分析样本集；根据构建的待分析样本集获取故障起始时刻以及故障结束时刻，根据故障起始时刻以及故障结束时刻从截取的故障录波波形中获取故障发生前的录波波形以及故障发生后的录波波形。2.根据权利要求1所述的一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，其特征在于，在对获取的故障录波波形进行降噪处理时，先采用小波基函数对故障录波波形进行分解，获取故障录波波形对应的小波分解系数，再通过小波阈值函数对分解后的故障录波波形进行阈值处理，根据阈值处理后的小波系数重构故障录波波形，获取降噪处理后的故障录波波形。3.根据权利要求2所述的一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，其特征在于，所述阈值处理后的小波系数的表达式为：其中：为阈值处理后的小波系数，C
i,j
为含噪音信号的小波分解系数，T为阈值，k为调节系数，e为自然常数，sgn()为符号函数。4.根据权利要求1所述的一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，其特征在于，所述待分析样本集包括故障起始分析样本集和故障结束分析样本集。5.根据权利要求4所述的一种雷击接地故障条件下故障测距的录波数据预处理方法，其特征在于，基于截取的故障录波波形通过移动采样方法构建故障起始分析样本集的具体过程为：获取截取的故障录波波形中的最大值，获取最大值出现的时刻t
p
，并获取最大值出现的时刻t
p
前一个周波的时刻t0，截取时刻t0至时刻t
p
时间段内的故障录波波形作为待分析样本S0，采用移动采样方法，将采样窗口向前移动一个采样间隔Δt，截取时刻t0‑
Δt至时刻t
p
‑
Δt时间段内的故障录波波形作为待分析样本S1，将采样窗口再向前移动一个采样间隔Δt，截取时刻t0‑
2Δt至时刻t
p
‑
2Δt时间段内的故障录波波形作为待分析样本S2，并继续移动采样窗口，获取故障起始分析样本集S＝{S0、S1、S2、
…
S
n
}，且待分析样本S...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱勇，竺裕峰，林启新，陈春喜，肖宁，尤宁邦，张帅军，施森焱，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：