【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力，具体是一种基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法。
技术介绍
1、行波法因测量精度高、受系统运行方式影响小等优点而倍受欢迎。当线路发生故障时，电流信号会出现奇异点，在线路过零点故障或两相电压相等时的相
2、间短路时，暂态电流信号呈现1阶奇异性，其余情况为0阶奇异性。暂态电流信号中的奇异点对应行波到达时刻，因此行波到达时刻的确定很大程度上决定于奇异点寻找的准确与否。多年来人们对行波测距法中的波头识别方法进行了大量研究，具体包含以下方法：
3、1.小波变换法
4、小波变换模极大值与信号奇异性存在对应关系，通过小波变换确定行波到达时刻成为工程应用中的主要手段，但小波分析结果受小波基的种类、采样率及分解尺度等因素的影响，小波变换在理论上有无限多种小波基，如果不能详尽分析其特点并结合行波信号特征选择合适的小波基函数，就难以获得满意的效果。
5、2.经验模态分解法
6、经验模态分解法是依据信号本身的信息进行的自适应分解，即其分解过程依赖于信号本身包含的变化信息，能敏感地反映信号的突变，在高频处有着很高的时间分辨率，因而可以用来提取信号的突变信息具有唯一性又能在时域和频域同时具有良好的局部化性质，分析结果在时频分辨率上可达到极高的精度。但经验模态分解法存在端点效应问题、本征模函数的筛分迭代停止的标准和模态混叠等问题，且经验模态分解法的运算量大，在工程中应用难度大。
7、3.数学形态法
8、数学形态学是建立在严格数学理论基础上的学科，其应用
9、4.导数法
10、导数法的基本思想是通过在检测点测到行波的1阶(或2阶)导数是否超过设定的阈值来判断行波是否到达母线的一种时域方法，该方法简单快捷，所需要的数据窗口短，容易实现，仍不失为一种比较实用的方法。但导数法在离散信号处理中反应信号变化的变化率会受到信号自身幅度变化的影响，对噪声比较敏感。
11、行波法因测量精度高、受系统运行方式影响小等优点在输电线路故障定位领域倍受欢迎，但输电线路故障时产生的电流和电压行波在传输线中的波速接近光速，在1mhz采样率下，每个采样点带来的定位误差接近300m，如何实现行波波头的准确识别一直是行波测距的主要难点。在现有行波波头提取方法中，小波变换无法有效地找到使用的小波基函数，经验模态分解法迭代过程多、运算量大，数学形态法形态结构元素选择过程困难，导数法对噪声十分敏感，均无法较好的满足工程中对行波波头提取技术的要求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法。
2、一种基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，包括如下步骤：
3、步骤一、采用电容分压型光学电压互感器测量母线a的三相电压；
4、步骤二、对步骤一所测三相电压进行模量转化，得到线模电压分量；
5、步骤三、在故障后分别选取至少4类滑动窗区段对线模波形电压分量波形进行持续扫描，每类滑动窗区段包括两个连续滑动窗口，再利用最小二乘法对两个滑动窗口内的离散点进行直线拟合，计算每条直线与水平轴x的夹角，根据每条直线与水平轴x的夹角得到行波波头的角度β，当行波波头的角度β在连续若干滑动窗口下均出现突变则认为行波起始时刻点处在该区段内；
6、步骤四、若4类滑动窗区段内至少2个满足步骤三的突变条件，则认为该区段内存在行波波头起始时刻，且行波波头的角度β最小值点所对应时刻为行波起始时刻点。
7、进一步的，所述4类滑动窗区段分别是窗口长度i＝6，j＝3的第一类滑动窗区段，窗口长度i＝8，j＝4的第二类滑动窗区段，窗口长度i＝10，j＝5的第三类滑动窗区段，以及窗口长度i＝12，j＝6的第四类滑动窗区段，窗口的宽度根据其中的样本数量用字母i和j表示。
8、进一步的，所述利用最小二乘法对两个滑动窗口内的离散点进行直线拟合，计算每条直线与水平轴x的夹角，具体包括：采样信号被两个连续的滑动窗口包围，在窗口包围的样本上拟合两条直线l1和l2，通过在笛卡尔坐标中绘制这两条直线l1和l2，得到每条直线与水平轴x的夹角：θ1和θ2，计算公式如下所示：
9、θj＝tan-1(aj),j＝1,2
10、其中，a1、a2是分别是直线l1:y1＝a1x+b0和l2:y2＝a2x+b0的斜率，b0分别是直线l1:y1＝a1x+b0和l2:y2＝a2x+b0的公共截距。
11、进一步的，所述行波波头的角度β计算如下：
12、β＝π-(θ1+θ2)
13、线路正常运行时，角度β近似等于180°，在1mhz采样率条件下，当角度β满足90°<β<120°表示发生突变。
14、本专利技术从宽频带电压传感采集出发，利用模量转换，提取电压信号的线模分量，通过滑动窗持续扫描，利用最小二乘法进行波形拟合，最后基于2条拟合直线夹角突变信息实现行波起始时刻标定，所得到的行波起始时刻点精度高，实现过程简单快捷，极大地减少了运算量，且通过多条判据验证，大幅降低了噪声对行波波头提取过程的影响。
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1.一种基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，其特征在于：所述4类滑动窗区段分别是窗口长度I＝6，J＝3的第一类滑动窗区段，窗口长度I＝8，J＝4的第二类滑动窗区段，窗口长度I＝10，J＝5的第三类滑动窗区段，以及窗口长度I＝12，J＝6的第四类滑动窗区段，窗口的宽度根据其中的样本数量用字母I和J表示。
3.如权利要求1所述的基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，其特征在于：所述利用最小二乘法对两个滑动窗口内的离散点进行直线拟合，计算每条直线与水平轴x的夹角，具体包括：采样信号被两个连续的滑动窗口包围，在窗口包围的样本上拟合两条直线L1和L2，通过在笛卡尔坐标中绘制这两条直线L1和L2，得到每条直线与水平轴x的夹角：θ1和θ2，计算公式如下所示：
4.如权利要求3所述的基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，其特征在于：所述行波波头的角度β计算如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于最小二乘法波形拟合的行波波头标定方法，其特征在于：所述4类滑动窗区段分别是窗口长度i＝6，j＝3的第一类滑动窗区段，窗口长度i＝8，j＝4的第二类滑动窗区段，窗口长度i＝10，j＝5的第三类滑动窗区段，以及窗口长度i＝12，j＝6的第四类滑动窗区段，窗口的宽度根据其中的样本数量用字母i和j表示。
3.如权利要求1所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：仇龙，艾永恒，刘剑星，杨斌，饶庆，付涵，李欣然，邓罡，姚星辰，涂京，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司武汉供电公司，
类型：发明
国别省市：
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