CN112444705A - 一种小波变换故障定位的回归修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小波变换故障定位的回归修正方法。通过建立实际故障点d1、理论测出的故障点d0以及线路长度L的回归模型，发现以(d0‑d1)/d1与d1/L呈现一种可以多项式拟合的非线性关系，将此非线性关系以方程概括，在将小波变换与固定波速值所求解的理论测距距离，以及线路长度L代入方程，便可求解出将理论测距距离d0修正后的故障距离该方法省去求解波速的复杂环节，使得db4测距更加简便，并且以回归模型对db4测距结果修正，提高了db4故障测距的精度。

Description

一种小波变换故障定位的回归修正方法
技术领域
本发明属于双端行波法线路故障定位领域，具体是一种小波变换故障定位的回归修正方法。
背景技术
对输电线路故障的准确定位能够减少故障巡检时间并可以帮助恢复工业与居民用电，而在诸多故障定位法中，行波测距法因其适应性强、受故障类型接地电阻影响小等优点成为国内外学者研究的热点。
输电线路故障定位技术主要以双端行波测距法为基础，而该测距法的故障定位精度主要受两方面的影响，其一为故障行波波头到达时间点的提取精度；第二则是行波波速的确定，而在现有提取行波波头技术中，主要使用Hilbert-Huang算法或小波变换方法，而这两种算法均是通过识别信号频率突变点从而提取故障行波波头达到时刻点，但是由于输电故障行波在线路上传输，其能量或频率会不可避免地发生衰减并影响两种算法的频率识别，最终导致时刻点的提取误差。而行波波速的不确定性会导致行波法的测距误差，现有技术是通过多次测量行波在线路上折反射到达终端的时间，利用该时间与已知线路长度联立方程，通过求解方程最终得到行波波速，但此类方法的缺陷在于，求解过程复杂，并且行波在线路上多次折反射后，由于衰减及外界干扰所测得其到达时间点存在较大误差，最终会影响行波波速的精准度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小波变换故障定位的回归修正方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种小波变换故障定位的回归修正方法，包括以下步骤：
(1)设高压三相输电线路的线路总长度为L，输电线路两端点分别标记为M、N；当发生单相接地故障后，设实际故障点距M端的距离为d1，设理论测得故障距M端的距离为d0，理论故障距离与实际故障点距离的误差分量记为Δd(Δd=d1-d0)，修正后的理论测距距离设为d0’；
(2)仿真该高压输电线路M、N，模拟单相接地故障，当在M、N两端获得故障行波电流信号IM、IN后，对两端信号IM、IN进行Clark变换得到线模分量，对两端的线模分量中的阿尔法分量信号进行db4小波变换后识别出行波波头到达M、N的时间TM、TN，行波波速v选用光速并将TM、TN参数代入双端行波测距公式中，即可得到理论测距距离d0；
(3)对仿真模型中L参数不变，改变d1参数，然后利用步骤(2)中的方法依次测出与d1对应的d0数据，以d0、d1、L的多组数据样本为基础，建立非线性的回归模型，最终得出Δd与d0、L的非线性数学关系式；
(4)仿真完成并得到数学关系式后，再对实际输电线路的故障行波波形作步骤(2)以求得理论距离d0，再利用步骤(3)中的非线性数学关系式，将d0、L代入，得出误差分量Δd，并以此误差分量对db4小波理论测距结果d0修正,即d0’=Δd+d0，最终可得到d0’。
本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）可以有效减轻故障距离的差异导致行波衰减不同所造成的行波波头达到时刻点的提取误差；（2）不用多次测量故障行波的折反射信号来确定波速，而是以固定经验值波速进行测距，最后以回归修正公式进行修正，使得方法更加简便；（3）通过所拟合的多项式方程，对理论测距量修正，使得测距的误差量更小，精度更高。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明的线路仿真示意图。
图3为本发明的db4小波变换分解故障行波示意图。
图4为本发明的故障理论测距距离与实际故障测距距离非线性关系示意图。
具体实施方式
本发明通过研究线路故障距离与db4小波变换的理论测距误差量的非线性关系，利用多项式回归拟合得出两者的数学关系，以此数学关系对将要故障定位的理论测距距离进行修正。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
参照附图1，图1是本发明的整体示意图。
通过建立仿真并模拟，得出实际故障点d1、理论测出的故障点d0以及线路长度L的回归模型，发现以(d0-d1)/d1与d1/L呈现一种可以多项式拟合的非线性关系，将此非线性关系以方程概括，在将小波变换与固定波速值所求解的理论测距距离，以及线路长度L代入方程，便可求解出将理论测距距离d0修正后的故障距离，从而提高了故障测距的精度，
参照附图2，首先对实际线路建立仿真模型(如附图2所示)，其中线路总长度为L，实际故障点位置为d1，双端行波法的db4小波变换的理论测距距离为d0，而db4测得故障距离与实际故障点距离的误差分量为Δd(Δd=d0-d1);
参照附图3，仿真输电线路M、N，在M、N两端获得故障行波电流信号IM、IN后，对两端信号IM、IN进行Clark变换得到线模分量，对两端的线模分量中的阿尔法分量信号进行db4小波变换后可识别出行波波头到达M、N的时间TM、TN，行波波速v直接选用光速并将TM、TN参数代入双端行波测距公式中，即可得到db4小波理论测距距离d0；
对仿真模型中L参数不变，而改变d1参数(将附图2中Line1-1及Line1-2长度进行相应的变化即可)，然后利用上述中的db4小波测距方法依次测出与d1对应的d0数据，以d0、d1、L的多组数据样本为基础，建立非线性的回归模型；
参照附图4，以线路总长度L=100km与L=150km为例，附图4展展示了两者的非线性关系。
采用8阶至10阶多项式回归对自变因子与因变因子的相关性进行曲线拟合，得出两者的非线性数学关系式：(Δd/d1)=ΣPi(d1/L)i，其中i为多项式的阶数，Pi为多项式系数；
当对实际线路故障点定位时，先用db4小波变换测出理论故障距离d0，然后关系式中Δd转变为d0-d1，然后将理论测距d0、线路总长度L代入，求解非线性数学关系式，最终得出d1。完成db4小波测距修正。
本发明通过建立实际故障点d1、理论测出的故障点d0以及线路长度L的回归模型，发现以(d0-d1)/d1与d1/L呈现一种可以多项式拟合的非线性关系，将此非线性关系以方程概括，在将小波变换与固定波速值所求解的理论测距距离，以及线路长度L代入方程，便可求解出将理论测距距离d0修正后的故障距离，从而提高了故障测距的精度，避免了由于因线路故障点距离不同，行波受线路传输的衰减性差异所造成的误差，并且该测距法以固定波速值求解，摒弃了复杂的波速求解公式，测距过程更为简便。

Claims (2)

1.一种小波变换故障定位的回归修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设高压三相输电线路的线路总长度为L，输电线路两端点分别标记为M、N；当发生单相接地故障后，设实际故障点距M端的距离为d1，设理论测得故障距M端的距离为d0，理论故障距离与实际故障点距离的误差分量记为Δd(Δd=d1-d0)，修正后的理论测距距离设为d0’；
(2)仿真该高压输电线路M、N，模拟单相接地故障，当在M、N两端获得故障行波电流信号IM、IN后，对两端信号IM、IN进行Clark变换得到线模分量，对两端的线模分量中的阿尔法分量信号进行db4小波变换后识别出行波波头到达M、N的时间TM、TN，行波波速v选用光速并将TM、TN参数代入双端行波测距公式中，即可得到理论测距距离d0；
(3)对仿真模型中L参数不变，改变d1参数，然后利用步骤(2)中的方法依次测出与d1对应的d0数据，以d0、d1、L的多组数据样本为基础，建立非线性的回归模型，最终得出Δd与d0、L的非线性数学关系式；
(4)仿真完成并得到数学关系式后，再对实际输电线路的故障行波波形作步骤(2)以求得理论距离d0，再利用步骤(3)中的非线性数学关系式，将d0、L代入，得出误差分量Δd，并以此误差分量对db4小波理论测距结果d0修正,即d0’=Δd+d0，最终可得到d0’。
2.根据权利要求1中的所述的回归修正方法，其特征在于：
步骤(3)中所述建立非线性的回归模型，以误差分量与实际故障点距离的比值Δd/d1为自变因子，实际故障点距离在线路总长的占比d1/L为因变因子；
通过改变仿真中输电线路的故障点位置d0，得出自变因子与因变因子的大量数据，采用8阶至10阶多项式回归对自变因子与因变因子的相关性进行曲线拟合，即可得出两者的非线性数学关系式 (Δd/d1)=ΣPi(d1/L)i，其中i为多项式的阶数，Pi为多项式系数。
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