CN102944818B - 一种gis终端电缆故障在线测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS终端电缆故障在线测距方法，包括：同步采集所述GIS终端电缆两端三相护套的故障电流行波信号；滤除采集到的所述故障电流行波信号中的白噪声、脉冲噪声和高频振荡噪声；消除经滤波后的所述故障电流行波信号中的外模量干扰信号和内模量干扰信号；获取所述故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；识别所述故障电流行波信号；根据上述识别结果进行测距。本发明具有较强的适用性、可靠性和实用性，自动化水平较高，其故障定位的精确性能够满足地下电力电缆***故障测距的要求。

Description

一种GIS终端电缆故障在线测距方法

技术领域

本发明涉及电缆故障检测技术领域，尤其涉及一种GIS终端电缆故障在线测距方法。

背景技术

基于城市变电站建设成本及运行维护成本的考虑，GIS(Gas InsulatedSwitchgear，气体绝缘开关)装置在城市电网中得到广泛的应用，以GIS为终端的电缆线路也日益增多。传统的离线测距方法一方面存在着停电时间长、需专用检测仪器等缺陷；另一方面，由于GIS无外露导体部件，但为了能够施加电压进行离线故障定位，就需要解开电缆终端，这样会影响GIS免维护、免检修、安全可靠的优势，同时也会因拆装电缆终端而带来新的问题。

目前，电力电缆在线测距主要有阻抗法和行波法两大类，但GIS终端电缆在线测距存在以下难题：GIS终端内难以安装合适的行波信号传变装置；生产现场存在复杂的电磁干扰，采集到的行波信号中存在较多的白噪声和脉冲噪声；电缆各导体电流之间的强烈耦合而使得各导体电流中存在较复杂的模量干扰；故障行波在故障点、护套交叉互联点、护套直接接地点、母线以及相邻母线等阻抗不匹配点会发生复杂的折反射现象，采集到的信号中行波分量十分复杂；当生产现场中电缆两侧母线的进出线小于3根时，故障初始行波突变较小，运用小波分析方法检测突变点可能失效；现有的测距算法的定位误差较大，其主要来源包括行波速度、GPS授时精度、采样频率以及行波色散等多个方面。因此，研究一种高效可靠的GIS终端地下电缆在线测距方法具有重大意义。

发明内容

基于此，本发明提供了一种GIS终端电缆故障在线测距方法。

在GIS终端电缆两端分别安装电流传变装置，同步采集所述GIS终端电缆两端三相护套的故障电流行波信号；

采用数字滤波方法滤除采集到的所述故障电流行波信号中的白噪声、脉冲噪声和高频振荡噪声；

消除经滤波后的所述故障电流行波信号中的外模量干扰信号和内模量干扰信号；

采用多尺度小波变换法或者导数法获取所述故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；其中，先采用多尺度小波变换法获取信号中的突变点，当采用多尺度小波变换法未能获取到突变点时，再用导数法获取：

利用高斯小波或者三次B样条小波进行小波变换，并在尺度为2、4、8上进行多尺度分析，获取各尺度的模极大值点；

以小波变换后最低尺度的分析结果判断通过小波变换能否检测到模极大值最大的初始行波；

根据判断结果，如果通过小波分析能够检测到两端故障电流行波信号的初始行波，则采纳小波分析的结果，并从最高尺度往最低尺度检测得到最低尺度上电缆两端故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；

根据判断结果，如果通过小波分析不能检测到两端故障电流行波信号的初始行波，则采用求导数的方法将前后两个采样点的数值进行差分，记录定时采样时间段内局部最大差分值及其所对应的采样点，并把这些采样点所对应时刻确定为行波到达检测端的时刻，以获得电缆两端故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；

通过辨别初始行波、滤除小干扰行波、识别故障点反射波和推测故障点反射波的方式识别所述故障电流行波信号；

根据上述对所述故障电流行波信号的识别结果进行测距。

与一般技术相比，本发明GIS终端电缆故障在线测距方法利用传感器准确传变故障电流行波信号后，采用数字滤波方法和相电流相加的方法消除了大部分噪声干扰和模量干扰，在以小波分析方法或导数法求解信号中突变点序列后，定量地识别故障点反射波，并根据行波识别结果选取合适的测距算法进行测距。本发明具有较强的适用性、可靠性和实用性，自动化水平较高，其故障定位的精确性能够满足地下电力电缆***故障测距的要求。

附图说明

图1为本发明GIS终端电缆故障在线测距方法的流程示意图；

图2为GIS终端电缆故障在线测距方法的仿真示意图；

图3为交替混合滤波器滤除白噪声的效果图；

图4为交替混合滤波器滤除脉冲噪声的效果图；

图5为交替混合滤波器滤除高频振荡噪声的效果图；

图6为信号突变点位置分布图之一；

图7为信号突变点位置分布图之二。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

请参阅图1，为本发明GIS终端电缆故障在线测距方法的流程示意图。本发明GIS终端电缆故障在线测距方法，包括以下步骤：

S101在GIS终端电缆两端分别安装电流传变装置，同步采集所述GIS终端电缆两端三相护套的故障电流行波信号；

作为其中一个实施例，采用基于罗氏线圈原理的穿芯式电流传感器传变三相电缆护套接地线的故障电流行波信号。

在电缆两端的金属护套接地线处安装适宜传变高频行波信号的罗氏线圈电流传感器以监测三相护套电流信号，并采用高速同步采样装置记录电缆两端的故障电流行波i_A1、i_B1、i_C1以及i_A2、i_B2、i_C2，其采样频率不低于100MHz，时钟同步***GPS的授时误差不大于30ns。

S102采用数字滤波方法滤除采集到的所述故障电流行波信号中的白噪声、脉冲噪声和高频振荡噪声；

作为其中一个实施例，采用圆形结构元素的交替混合滤波器滤除所述故障电流行波信号中的白噪声；

采用三角形结构元素的交替混合滤波器滤除所述故障电流行波信号中的脉冲噪声和高频振荡噪声。

采用形态学方法中的交替混合滤波器对采集到的故障电流行波信号进行数字滤波，具体做法是：先采用圆形结构元素的交替混合滤波器滤除行波信号中大部分的随机背景噪声(即白噪声)，然后利用三角形结构元素的交替混合滤波器对行波信号再一次进行滤波，去除大部分的脉冲噪声干扰和高频振荡信号，从而得到较真实的三相电流行波信号i′_A1、i′_B1、i′_C1以及i′_A2、i′_B2、i′_C2。

S103消除经滤波后的所述故障电流行波信号中的外模量干扰信号和内模量干扰信号；

根据多导体相模变换的原理，将电缆两端滤波后的三相护套电流分别相加得到模量干扰较少的和电流行波信号i₁和i₂，突显测距所关注的主内模分量，即i₁＝i′_A1+i′_B1+i′_C1和i₂＝i′_A2+i′_B2+i′_C2。

S104采用多尺度小波变换法或者导数法获取所述故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；

作为其中一个实施例，利用高斯小波或者三次B样条小波进行小波变换，并在尺度为2、4、8上进行多尺度分析，获取各尺度的模极大值点；

以小波变换后最低尺度的分析结果判断通过小波变换能否检测到模极大值最大的初始行波；

根据所述判断结果，如果通过小波分析能够检测到两端故障行波信号的初始行波，则采纳小波分析的结果，并从最高尺度往最低尺度检测得到最低尺度上电缆两端故障行波信号突变点所对应的采样点序列；

根据所述判断结果，如果通过小波分析不能检测到两端故障行波信号的初始行波，则采用求导数的方法将前后两个采样点的数值进行差分，记录定时采样时间段内局部最大差分值及其所对应的采样点，并把这些采样点所对应时刻确定为行波到达检测端的时刻，以获得电缆两端故障行波信号突变点所对应的采样点序列。

优先采用多尺度小波分析技术检测信号i₁和i₂中的突变点，当采用小波分析方法未能找到行波突变点时，转用导数法求解，具体做法如下：

利用高斯小波或者三次B样条小波将故障行波信号进行小波变换，并在尺度为2、4、8上进行多尺度分析，从而获取各尺度的模极大值点；

以小波变换后最低尺度的分析结果判断小波变换方法能否在行波采集装置启动故障录波后的一段时间(行波在整根电缆传播所需时间)内检测到模极大值绝对值最大的初始行波；

如果采用小波分析方法能够检测到两端故障行波信号的初始行波，则采纳小波分析的结果，并从最高尺度往最低尺度检测得到最低尺度上电缆两端故障行波信号突变点所对应采样点序列：s₁、s₂…s_m以及t₁、t₂…t_n；

如果采用小波分析方法未能检测到电缆两端信号的初始行波，则采用求导数的方法将前后两个采样点的数值进行差分，记录定时采样时间段内局部最大差分值及其所对应的采样点，并将这些采样点确定为行波到达检测端引起的突变点，从而获得导数法求解电缆两端故障行波突变点所对应的采样点序列：p₁、p₂…p_x以及q₁、q₂…q_y。

S105通过辨别初始行波、滤除小干扰行波、识别故障点反射波和推测故障点反射波的方式识别所述故障电流行波信号；

作为其中一个实施例，以检测到的突变点绝对值最大的采样点为初始行波到达时刻对应的采样点S₁和T₁，如果在突变点序列中有其他采样点位于S₁和T₁之前，则判断这些位于S₁和T₁之前的采样点为干扰行波对应的采样点并将其舍弃；

根据初始行波突变值绝对值选取阈值，滤除能量值在所述阈值以下的干扰行波，得到两端故障电流行波信号突变点的新序列；

利用以电缆线芯及其护套为回路的内模量行波速度、电缆总长以及行波到达检测端时刻之间的数学关系识别故障点反射波到达时刻对应的采样点S₂和T₂。

作为其中一个实施例，所述识别所述故障电流行波信号的步骤，包括如下采用突变值特征识别故障点反射波的步骤：

排除由母线等效电容的充放电效应使行波到达该母线后其突变值符号在一段时间内发生翻转而引起的干扰行波；

将突变点检测过程中绝对值仅次于初始行波的突变点确定为故障点反射波到达两端时所对应的采样点。

利用行波传播特性以及突变值特性识别故障初始行波和故障点反射行波，其具体做法如下：

以突变点检测过程中突变值绝对值最大的采样点为初始行波到达时刻对应的采样点S₁和T₁。若突变点序列中有其他采样点位于S₁和T₁之前，则判断这些位于S₁和T₁之前的采样点为干扰行波对应的采样点并将其舍弃；

选取初始行波突变值绝对值的5％作为阈值τ来滤除小干扰行波，从而得到电缆两端故障信号突变点的新序列分别为：f₁、f₂…f_a和g₁、g₂…g_b，且令初始行波采样点f₁＝S₁、g₁＝T₁；

利用以电缆线芯及其护套为回路的内模量行波速度V、电缆总长L以及行波到达检测端时刻之间的数学关系识别故障点反射波到达时刻S₂和T₂，具体做法如下：

设电缆两端的初始行波对应的采样点为f₁和g₁，则根据电缆两端故障点反射波与初始行波的数学关系，在两端故障行波信号突变点新序列中循环寻找两个采样点f_i和g_j使得它们满足下列不等式关系：

|(f_i-f₁+g_j-g₁)×ΔT×V-2L|≤L₀

其中，ΔT为信号采样时间间隔，L₀是识别行波所用的允许距离误差(一般可取100至150m，应视具体测距条件而定)，则f_i和g_j为故障点反射波到达两端的时刻对应的采样点。

若小波分析法和导数法均未能检测到其中一端信号的初始行波或采用上述方法未能同时找到电缆两端故障点反射波所对应的采样点，则以能检测到初始行波的一端行波信号进行分析，并根据故障点初始行波、故障点反射波和故障点二次反射行波之间关系识别行波。以电缆一端行波突变点新序列f为例，在该序列中寻找两个采样点f_i和f_j使其满足如下近似关系式：

|f₁+f_j-2f_i|≤F₀

其中，F₀为识别行波时所允许的采样点数误差(采样频率为100MHz时可取50～100，应视具体测距条件而定)，则f_i为第一个故障点反射波对应的采样点，f_j为第二个故障点反射波对应的采样点。

若采用上述数学关系识别故障点反射波时有几组采样点序列同时满足要求，则采用下列办法进行处理：①设这几组采样序列组合中，有组合(U_i，V_j)，(U_i，V_j+1)同时满足(a)或(b)中一个数学关系式，其中，k＞V_j+1-V_j＞0(k为正整数)，则把出现时间较早、突变值的绝对值也较大的采样点，即组合(U_i，V_j)，确定为故障点反射波对应的采样点；②当这几组采样序列组合的元素各不相同，即有组合(U_i，V_j)，(U_m，V_n)同时满足(a)或(b)中一个数学关系式，且这两对组合的突变值有|W_ui|＜|W_um|，|W_vj|＜|W_vn|，则选取突变值绝对值均较大的一组，即(U_m，V_n)，作为所要求的组合。

若采用上述行波识别方法无法定量计算得到电缆两端故障点反射波，则采用突变值特征来识别故障点反射波，具体做法是：首先，排除由母线等效电容的充放电效应使行波到达该母线后突变值符号在一段时间内发生翻转(采样频率为100MHz时，该时间段约为10至100个采样点间隔且随测距条件变化)而引起的干扰行波；然后，把行波信号突变点新序列中绝对值仅次于初始行波的突变点f′₂和g′₂确定为故障点反射波到达两端时所对应的采样点。

若小波分析法和导数法均未能识别出电缆两端信号中故障初始行波，则行波自动识别方法完全失效，需要结合相关工作经验进行人工识别行波。

S106根据上述识别结果进行测距。

作为其中一个实施例，采用D型双端测距法或者A型单端测距法进行测距。

作为其中一个实施例，如果行波采集装置的GPS工作正常且电缆两端的故障电流行波信号初始行波对应的采样点均能准确识别，则采用D型双端测距法来计算故障点到电缆两端的距离；

如果行波采集装置的GPS工作正常，但通过小波分析法和求导数法均不能检测到某端故障电流行波信号中初始行波，则利用另一端故障电流行波信号进行分析并采用A型测距法进行故障定位；

如果行波采集装置的GPS工作不正常，或者未能同时识别两端故障电流行波信号中的初始行波或故障点反射波，则选取能够识别初始行波一端的行波信号进行行波识别并采用A型单端测距法进行故障定位。

根据行波识别结果并结合行波采集装置的实际工作情况，选择适当的测距算法进行测距，具体做法如下：

如果行波采集装置的GPS工作正常且电缆两端的故障初始行波f₁和g₁均能准确识别，则优先采用D型双端测距方法来计算故障点到电缆两端距离D_1F和D_2F分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{1F}=\frac{1}{2}[V(f_1-g_1)\·\mathrm{\ΔT}+L]\\ D_{2F}=\frac{1}{2}[V(g_1-f_1)\·\mathrm{\ΔT}+L]\end{array}\right.$

如果行波采集装置的GPS工作正常，但小波分析法和求导数法均不能检测到某一端电流信号中初始行波，则利用另一端电流信号进行分析并采用A型测距算法进行故障定位，具体算法如下：(假设反射波对应采样点为f_i)

$D_{1F}=\frac{1}{2}V(f_i-f_1)\·\mathrm{\ΔT}.$

如果行波采集装置的GPS工作不正常或者本发明的行波识别方法未能同时识别两端信号中的初始行波或故障点反射波，则选取能够识别初始行波一端的行波信号进行行波识别，并采用A型单端行波测距方法来实现故障定位。

如果电缆故障电流行波波形良好，且检测到故障行波信号中的故障点反射行波的采样点为f_i和g_j，则无论此时GPS工作正常与否，均可采用一种新型双端测距方法，原理如下：

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{1F}=\frac{f_i-f_1}{f_i-f_1+g_j-g_1}\·L\\ D_{2F}=\frac{g_j-g_1}{f_i-f_1+g_j-g_1}\·L\end{array}\right.$

与一般技术相比，本发明GIS终端电缆故障在线测距方法利用传感器准确传变故障电流行波信号后，采用数字滤波方法和相电流相加的方法消除了大部分噪声干扰和模量干扰，在以小波分析方法或导数法求解信号中突变点序列后，定量地识别故障点反射波，并根据行波识别结果选取合适的测距算法进行测距。本发明具有较强的适用性、可靠性和实用性，自动化水平较高，其故障定位的精确性能够满足地下电力电缆***故障测距的要求。

以下提供一个优选的实施例，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方法和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图2为GIS终端电缆故障在线测距方法的仿真示意图。本实施例采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC针对图2所示的电力***进行仿真。鉴于仿真条件限制，仿真算例采样频率为10MHz，并假定在距离M端1360m处一根电缆发生A相主绝缘接地故障。该电缆故障测距过程包括了以下步骤：

第一步，在电缆两端的金属护套接地线处安装电流表监测三相护套电流信号，并采用高速同步采样装置记录电缆两端的故障电流行波i_A1、i_B1、i_C1以及i_A2、i_B2、i_C2。

第二步，采用形态学滤波方法中的交替混合滤波器对采集到的故障电流行波信号进行数字滤波，具体做法是：首先采用圆形结构元素为[0，0.022，0.0395，0.052，0.058，0.06，0.058，0.052，0.0395，0.022，0]的交替混合滤波器滤除行波信号中大部分的随机背景噪声(即白噪声)，然后利用三角形结构元素为[0，0.0167，0.0333，0.0500，0.0667，0.0833，0.1，0.0833，0.0667，0.0500，0.0333，0.0167，0]的交替混合滤波器对行波信号再一次进行滤波，去除大部分的脉冲噪声干扰和高频振荡噪声，从而得到较真实的三相电流信号i′_A1、i′_B1、i′_C1以及i′_A2、i′_B2、i′_C2。仿真算例中未考虑信号噪声，但由图3至5可知，本发明提出的交替混合滤波器对上述三种噪声均有良好的滤波效果。图3为交替混合滤波器滤除白噪声的效果图；图4为交替混合滤波器滤除脉冲噪声的效果图；图5为交替混合滤波器滤除高频振荡噪声的效果图。

第三步，将电缆两端滤波后的三相护套电流分别相加得到和电流行波信号i₁和i₂以消除部分模量间干扰，突显主内模分量。

第四步，采用多尺度小波变换方法检测i₁和i₂中的突变点，当采用小波分析方法未能找到行波突变点时，转用导数法来获取行波突变点，具体做法如下：

(1)利用高斯小波将信号i₁和i₂进行小波变换，并在尺度为2、4、8上进行分析，求得各层次的模极大值点；

(2)对于M端故障行波信号，其小波变换后结果中能够检测到初始行波，而N端故障行波信号则检测不到；

(3)采纳M端行波信号的小波分析结果，并最低尺度上故障行波信号突变点所对应采样点序列为：169、194、227、249、285、306、331、364、385、421、444、477、523、540、568、581、624、680、762、783、819、843、864、910、951、993；

(4)由于小波变换方法未能提取N端行波信号的突变点，因此采用求导数的方法获得N端故障行波突变点所对应的采样点序列为：8、15、58、60、69、88、110、114、117、122、167、170、173、176、177、181、190、193、194、196、201、213、222、224、226、228、232、236、241、245、253、257、263、282、286、302、306、349、352、355、359、363、366、369、373、378、381、385、390、394、402、411、419、428、440、443、447、450、454、458、463、471、477、483、496、505、510、520、524、527、533、540、549、560、566、578、582、589、596、604、607、612、621、626、629、635、637、641、645、652、659、683、694、701、714、720、726、732、738、743、747、751、760、766、772、779、782、789、795、805、816、820、825、829、844、855、862、868、875、883、894、897、903、912、929、938、939、940、947、948、958、968、973、975、976、977、985、988、996、998。

第五步，根据故障行波突变序列识别故障行波，其具体做法如下：

(1)以行波突变值特性识别故障初始行波，由图6和图7可知，初始行波到达电缆两个检测端的采样点分别为169和282；图6为信号突变点位置分布图之一；图7为信号突变点位置分布图之二。

(2)选取初始行波突变值绝对值的5％作为阈值τ来排除部分干扰行波并得到两端故障信号突变点的新序列分别为：169、194、249、306、421、444、477、540、680、910和282、286、306、363、652、659；

(3)利用行波速度V、电缆总长L以及故障初始行波、故障点反射行波到达检测端时刻之间的数学关系识别故障点反射波到达时刻，即从故障突变点的新序列循环搜索满足下式的两个采样点序号：

|(f_i-169+g_j-282)×0.1μs×197.68m/μs-2×4975m|≤100m

最后仅有一对采样点组合(306，652)满足上述条件，即M端故障点反射波对应采样点为306，N端故障点反射波对应采样点为652。

第六步，故障测距。仿真算例的结果显示，M、N两端的电缆故障电流行波信号均能检测到故障初始行波、故障点反射波，因此，可依次采用D型双端测距方法，新型双端测距方法和A型单端测距方法，具体结果为：

(1)D型双端测距方法

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{1F}=\frac{1}{2}[V(f_1-g_1)\·\mathrm{\ΔT}+L]=\frac{1}{2}[197.68\×(169-282)\×0.1+4975]=1370.61m\\ D_{2F}=\frac{1}{2}[V(g_1-f_1)\·\mathrm{\ΔT}+L]=\frac{1}{2}[197.68\×(282-169)\×0.1+4975]=3604.39m\end{array}\right.$

(2)新型双端测距方法

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{1F}=\frac{f_i-f_1}{f_i-f_1+g_j-g_1}\·L=\frac{306-169}{306-169+652-282}\×4975m=1344.33m\\ D_{2F}=\frac{g_j-g_1}{f_i-f_1+g_j-g_1}\·L=\frac{652-282}{306-169+652-282}\×4975m=3630.67m\end{array}\right.$

(3)A型单端测距方法

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{1F}=\frac{1}{2}V(f_i-f_1)\·\mathrm{\ΔT}=\frac{1}{2}\×197.68m/\mathrm{\μs}\×(306-169)\×0.1\mathrm{\μs}=1354.11m\\ D_{2F}=\frac{1}{2}V(g_j-g_1)\·\mathrm{\ΔT}=\frac{1}{2}\×197.68m/\mathrm{\μs}\×(652-282)\×0.1\mathrm{\μs}=3657.08m\end{array}\right.$

从上述测距结果可知，上述测距算法测距结果均为有效结果，其中，本发明提出的新型双端测距算法的误差小于20m，相对测距误差小于0.5％，其精度可以通过提高采样频率进一步提高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

在GIS终端电缆两端分别安装电流传变装置，同步采集所述GIS终端电缆两端三相护套的故障电流行波信号；

采用数字滤波方法滤除采集到的所述故障电流行波信号中的白噪声、脉冲噪声和高频振荡噪声；

消除经滤波后的所述故障电流行波信号中的外模量干扰信号和内模量干扰信号；

采用多尺度小波变换法或者导数法获取所述故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；其中，先采用多尺度小波变换法获取信号中的突变点，当采用多尺度小波变换法未能获取到突变点时，再用导数法获取：

利用高斯小波或者三次B样条小波进行小波变换，并在尺度为2、4、8上进行多尺度分析，获取各尺度的模极大值点；

以小波变换后最低尺度的分析结果判断通过小波变换能否检测到模极大值最大的初始行波；

根据判断结果，如果通过小波分析能够检测到两端故障电流行波信号的初始行波，则采纳小波分析的结果，并从最高尺度往最低尺度检测得到最低尺度上电缆两端故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；

根据判断结果，如果通过小波分析不能检测到两端故障电流行波信号的初始行波，则采用求导数的方法将前后两个采样点的数值进行差分，记录定时采样时间段内局部最大差分值及其所对应的采样点，并把这些采样点所对应时刻确定为行波到达检测端的时刻，以获得电缆两端故障电流行波信号突变点所对应的采样点序列；

通过辨别初始行波、滤除小干扰行波、识别故障点反射波和推测故障点反射波的方式识别所述故障电流行波信号；

根据上述对所述故障电流行波信号的识别结果进行测距。

2.根据权利要求1所述的GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，在所述同步采集所述GIS终端电缆两端三相护套的故障电流行波信号的步骤中，采用基于罗氏线圈原理的穿芯式电流传感器传变三相电缆护套接地线的故障电流行波信号。

3.根据权利要求1所述的GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，所述采用数字滤波方法滤除采集到的所述故障电流行波信号中的白噪声、脉冲噪声和高频振荡噪声的步骤，包括以下步骤：

采用圆形结构元素的交替混合滤波器滤除所述故障电流行波信号中的白噪声；

采用三角形结构元素的交替混合滤波器滤除所述故障电流行波信号中的脉冲噪声和高频振荡噪声。

4.根据权利要求1所述的GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，所述识别所述故障电流行波信号的步骤，包括以下步骤：

以检测到的突变点绝对值最大的采样点为初始行波到达时刻对应的采样点S₁和T₁，如果在突变点序列中有其他采样点位于S₁和T₁之前，则判断这些位于S₁和T₁之前的采样点为干扰行波对应的采样点并将其舍弃；

根据初始行波突变值绝对值选取阈值，滤除能量值在所述阈值以下的干扰行波，得到两端故障电流行波信号突变点的新序列；

利用以电缆线芯及其护套为回路的内模量行波速度、电缆总长以及行波到达检测端时刻之间的数学关系识别故障点反射波到达时刻对应的采样点S₂和T₂。

5.根据权利要求1所述的GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，所述识别所述故障电流行波信号的步骤，包括如下采用突变值特征识别故障点反射波的步骤：

排除由母线等效电容的充放电效应使行波到达该母线后其突变值符号在一段时间内发生翻转而引起的干扰行波；

将突变点检测过程中绝对值仅次于初始行波的突变点确定为故障点反射波到达两端时所对应的采样点。

6.根据权利要求1所述的GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，在所述根据上述对所述故障电流行波信号的识别结果进行测距的步骤中，采用D型双端测距法或者A型单端测距法进行测距。

7.根据权利要求6所述的GIS终端电缆故障在线测距方法，其特征在于，所述根据上述对所述故障电流行波信号的识别结果进行测距的步骤，包括以下步骤：

如果行波采集装置的GPS工作正常且电缆两端的故障电流行波信号初始行波对应的采样点均能准确识别，则采用D型双端测距法来计算故障点到电缆两端的距离；

如果行波采集装置的GPS工作正常，但通过小波分析法和求导数法均不能检测到某端故障电流行波信号中初始行波，则利用另一端故障电流行波信号进行分析并采用A型测距法进行故障定位；

如果行波采集装置的GPS工作不正常，或者未能同时识别两端故障电流行波信号中的初始行波或故障点反射波，则选取能够识别初始行波一端的行波信号进行行波识别并采用A型单端测距法进行故障定位。