CN117970041A - 基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法。包括，故障定位装置实时循环采集输电线路的高频特征，当采集到高频特征的绝对值大于故障定位装置的触发阈值时触发行波记录；判断第一时间范围内行波触发次数是否超过设定次数，如果超过设定次数，增加触发阈值；判断第二时间范围内行波触发次数是否少于设定次数，如果少于设定次数，减少触发阈值。本发明实现大幅降低故障定位装置误触发概率、避免行波触发阈值设置不合理，保证装置能够可靠采集到真实故障电流行波，进而有效提升故障定位装置的可靠性和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及一种输电线路行波监测方法。
背景技术
高压输电线路是电力***的“大动脉”，其通常架设在野外，经常会遭受雷击、山火、树障、外破、覆冰、风偏等，进而导致线路跳闸，引发区域性大停电，造成严重的经济损失和不良的社会影响。当故障发生后，快速及时确定故障点的精确位置，在最短时间内恢复供电，具有重要意义。输电线路故障定位装置挂载于输电导线上，其能够记录输电线路故障瞬间产生的高频行波电流，继而根据行波抵达故障点两侧定位装置的时间差，计算出故障点的精确位置，大大节省电力运维人员在故障后的巡线时间，指导精准消缺，大幅缩短停电恢复时间，具有极大的应用价值。
输电线路故障位置的精确计算，依赖于输电线路故障定位装置能够准确记录到故障时刻的行波电流波形。目前市面上已有的故障定位装置，均是根据输电线路上的实时电流信号达到预先设定的触发阈值作为记录行波电流波形的判据，即只有当检测到大于该触发阈值的高频电流时，才会记录该条行波电流。大量的应用案例也表明，输电线路故障定位装置能够正常采集高于设定触发阈值的行波电流。
但是由于输电线路运行环境复杂，线路本身背景干扰水平差异很大。因此当线路上存在高于触发阈值的干扰时，会导致装置频繁记录众多干扰波形，即导致装置频繁误触发，这又将导致装置频繁存储和发送数据、耗费装置的电量和通信流量，并且影响到真实故障行波电流的采集，继而影响故障精确定位。而当触发阈值设置过高，真实故障行波电流较小时，可能达不到触发阈值，继而导致装置漏采行波电流，这也将导致无法进行故障定位。实际上，输电线路故障概率很低，绝大部分情况下是没有真实故障行波电流的。由于不同地方的背景干扰水平不一样，同一地方的背景干扰水平也会随时间而发生较大的变化，因此，触发阈值不应设为恒定值，而应根据干扰水平而自适应调整。
发明内容
本发明的目的在于，提供基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，解决以上技术问题；本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，包括，步骤S1，故障定位装置实时循环采集输电线路的高频特征，当采集到所述高频特征的绝对值大于所述故障定位装置的触发阈值时触发行波记录，记录触发时刻的前后设定时长的行波波形；步骤S2，判断第一时间范围内行波触发次数是否超过设定次数，如果超过设定次数，增加所述触发阈值；如果未超过，保持当前所述触发阈值；判断第二时间范围内所述行波触发次数是否少于设定次数，如果少于设定次数，减少所述触发阈值；如果不小于，保持当前所述触发阈值；基于调整后的所述触发阈值执行步骤S1。
优选的，步骤S1中，所述故障定位装置为行波电流型故障定位装置或行波电压型故障定位装置，所述高频特征为与所述故障定位装置相对应的高频电流值或高频电压值。
优选的，步骤S1中，所述故障定位装置为行波电流型故障定位装置时，初始的所述触发阈值为10A~30A，采集频率大于1MHz，采集到所述高频电流值的绝对值大于所述触发阈值时触发行波记录，记录所述触发时刻前时长Δt1，所述触发时刻后时长Δt2的电流波形，其中Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs。
优选的，步骤S1中，所述故障定位装置为行波电压型故障定位装置时，初始的所述触发阈值为3000V~9000V，采集频率大于1MHz，采集到所述高频电压值的绝对值大于所述触发阈值时触发行波记录，记录所述触发时刻前时长Δt1，所述触发时刻后时长Δt2的电压波形，其中Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs。
优选的，步骤S2中，增加所述触发阈值的计算公式为，
th2=th1×(1+A%)
其中th2为调整后的所述触发阈值，th1为调整前的所述触发阈值，A为阈值增加系数。
优选的，步骤S2中，若满足，
在时间内，行波触发数量大于M1条；
在时间内，行波触发数量大于M2条；
在时间内，行波触发数量大于M3条；
在时间内，行波触发数量大于M4条；
中的任意一条，则确定在所述第一时间范围内所述行波触发次数超过设定次数，其中a为时间系数，T为调整所述触发阈值的时间间隔。
优选的，步骤S2中，减少所述触发阈值的计算公式为，
th2=th1×(1-B%)
其中th2为调整后的所述触发阈值，th1为调整前的所述触发阈值，B为阈值减少系数。
优选的，步骤S2中，若满足，
在时间内，行波触发数量小于N1条；
在时间内，行波触发数量小于N2条；
在时间内，行波触发数量小于N3条；
在时间内，行波触发数量小于N4条；
中的任意一条，则确定在所述第二时间范围内所述行波触发次数少于设定次数；其中b为时间系数，T为调整所述触发阈值的时间间隔。
优选的，步骤S2中，所述触发阈值具备上限值和下限值/>，调整后的所述触发阈值位于所述上限值/>和所述下限值/>的区间范围内，其中所述上限值/>大于所述下限值/>。
优选的，步骤S2中，调整所述触发阈值的时间间隔大于30min。
本发明的有益效果：由于采用以上技术方案，本发明根据故障定位装置在一段时间内的误触发次数（即由现场干扰而导致的触发）自适应设置行波触发阈值，实现大幅降低故障定位装置误触发概率，同时减少可能的波形漏采问题，避免行波触发阈值设置不合理，保证装置能够可靠采集到真实故障电流行波，进而有效提升故障定位装置的可靠性和应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例中输电线路行波监测方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，如图1所示，包括，步骤S1，故障定位装置实时循环采集输电线路的高频特征，当采集到高频特征的绝对值大于故障定位装置的触发阈值时触发行波记录，记录触发时刻的前后设定时长的行波波形；步骤S2，判断第一时间范围内行波触发次数是否超过设定次数，如果超过设定次数，增加触发阈值；如果未超过，保持当前触发阈值；判断第二时间范围内行波触发次数是否少于设定次数，如果少于设定次数，减少触发阈值；如果不小于，保持当前触发阈值；基于调整后的触发阈值执行步骤S1。
具体地，本发明采取行波触发阈值可变的技术思路，即根据故障定位装置在一段时间内的触发次数自适应设置行波触发阈值，实现大幅降低故障定位装置误触发概率、避免行波触发阈值设置不合理，保证装置能够可靠采集到真实故障电流行波，进而有效提升故障定位装置的可靠性和应用价值。
在一种较优的实施例中，步骤S1中，故障定位装置为行波电流型故障定位装置或行波电压型故障定位装置，高频特征为与故障定位装置相对应的高频电流值或高频电压值。
具体地，行波电流型故障定位装置为例，故障定位装置出厂时，设定装置的初始默认触发阈值为th(初始)；装置上线后，其实时循环高速采集输电线路的高频电流值，如果采集到高频电流的绝对值大于当前的触发阈值，则触发存储功能以记录该条行波电流，高频电流越过触发阈值的时刻称为触发时刻，记录触发时刻前时长Δt1、触发时刻后时长为Δt2的高频电流波形，此即一条行波电流。
在一种较优的实施例中，步骤S1中，故障定位装置为行波电流型故障定位装置时，初始的触发阈值为10A~30A，采集频率大于1MHz，采集到高频电流值的绝对值大于触发阈值时触发行波记录，记录触发时刻前时长Δt1，触发时刻后时长Δt2的电流波形，其中Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs。
具体地，可设为10A~30A范围内的固定值，高速采集频率大于1MHz，Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs，即单条行波电流总时长大于1200μs。
进一步具体地，可取=10A，高速采集频率可取为2MHz，Δt1可取为300μs，Δt2可取为900μs，即单条行波电流总时长为1200μs。
在一种较优的实施例中，步骤S1中，故障定位装置为行波电压型故障定位装置时，初始的触发阈值为3000V~9000V，采集频率大于1MHz，采集到高频电压值的绝对值大于触发阈值时触发行波记录，记录触发时刻前时长Δt1，触发时刻后时长Δt2的电压波形，其中Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs。
具体地，电流值和电压值都是反应线路故障的特征量，因此基于本发明的思路，除了行波电流型故障定位装置，也可采集行波电压，用以进行故障定位，其触发原理和定位方法与电流型故障定位装置完全一致，因此，本发明也可用于行波电压型故障定位装置的触发阈值自适应设置。
在一种较优的实施例中，步骤S2中，增加触发阈值的计算公式为，
th2=th1×(1+A%)
其中th2为调整后的触发阈值，th1为调整前的触发阈值，A为阈值增加系数。
在一种较优的实施例中，步骤S2中，若满足，
在时间内，行波触发数量大于M1条；
在时间内，行波触发数量大于M2条；
在时间内，行波触发数量大于M3条；
在时间内，行波触发数量大于M4条；
中的任意一条，则确定在第一时间范围内行波触发次数超过设定次数；其中a为时间系数，T为调整触发阈值的时间间隔。
具体地，若在第一时间范围内，行波触发数量超过给定的次数，则表明行波触发过于频繁，即触发阈值设得过低，此时的自适应调整方法为：使触发阈值增加A%，即
th2=th1×(1+A%)
本发明中，“第一时间范围内”以及“给定的次数”，可以同时设置多条判据，其中任一判据满足，都将自适应调整触发阈值。
典型的，本发明设置四条判据，下列四个条件任一成立，则自适应调整触发阈值。
1. 在时间内，行波触发数量大于M1条；
2. 在时间内，行波触发数量大于M2条；
3. 在时间内，行波触发数量大于M3条；
4. 在时间内，行波触发数量大于M4条；
具体地，M1≥5，M2≥8，M3≥11，M4≥20，A处于20~100之间，系数a处于1~24之间。典型的，可取M1=5，M2=8，M3=11，M4=20，A=50，a=1。
在一种较优的实施例中，步骤S2中，减少触发阈值的计算公式为，
th2=th1×(1-B%)
其中th2为调整后的触发阈值，th1为调整前的触发阈值，B为阈值减少系数。
在一种较优的实施例中，步骤S2中，若满足，
在时间内，行波触发数量小于N1条；
在时间内，行波触发数量小于N2条；
在时间内，行波触发数量小于N3条；
在时间内，行波触发数量小于N4条；
中的任意一条，则确定在第二时间范围内行波触发次数少于设定次数，其中b为时间系数，T为调整时间间隔。
具体地，若在第二时间范围内，行波触发数量少于给定的次数，则表明行波触发过于稀少，即触发阈值设得过高，此时的自适应调整方法为：使触发阈值减少B%，即
th2=th1×(1-B%)
本发明中，“第二时间范围”以及“给定的次数”，可以同时设置多条判据，其中任一判据满足，都将自适应调整触发阈值。
典型的，如设置四条判据，下列四个条件任一成立，则自适应调整触发阈值。
1. 在时间内，行波触发数量小于N1条；
2. 在时间内，行波触发数量小于N2条；
3. 在时间内，行波触发数量小于N3条；
4. 在时间内，行波触发数量小于N4条；
优选地，N1≤1，N2≤3，N3≤6，N4≤20，B处于20~50之间，系数b处于12~360之间。典型的，可取N1=1，N2=2，N3=3，N4=6，B=33，b=120。
在一种较优的实施例中，步骤S2中，触发阈值具备上限值和下限值/>，调整后的触发阈值位于上限值/>和下限值/>的区间范围内，其中，上限值/>大于下限值。
具体地，在上述中，触发阈值可自适应调整，并规定其调整范围：触发阈值的上限限制为也即触发阈值最大可取为/>，即使此时触发较为频繁，触发阈值也不再继续增加；触发阈值的下限限制为/>；也即触发阈值最小可取为/>，即使此时触发较为稀少，触发阈值也不再继续减小。注意/>须大于/>。
在一种较优的实施例中，步骤S2中，调整触发阈值的时间间隔大于30min。
具体地，上述中的触发阈值将根据故障定位装置在一段时间内的触发次数作自适应调整，触发阈值更新调整时间间隔为T，T值大于30min，避免频繁调整，典型的，可取T=60min，即每隔60分钟，就根据现场的背景干扰水平更新一次触发阈值。
综上，本发明提供的基于触发阈值自适应的输电线路故障行波监测方法，采取行波触发阈值可变的技术思路，根据故障定位装置在一段时间内的触发次数自适应调整触发阈值：当触发阈值设置过低而导致装置频繁误触发时，就相应提高触发阈值；而当触发阈值设置过高而可能导致装置漏采时，就相应降低触发阈值。此方法有效克服了触发阈值设为固定值时所带来的装置频繁误触发和存在漏采风险的问题，大大提高了故障定位装置的可靠性和充分提升了其应用价值，对于高压输电线路精准运维和精益管理具有重要意义。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，包括，步骤S1，故障定位装置实时循环采集输电线路的高频特征，当采集到所述高频特征的绝对值大于所述故障定位装置的触发阈值时触发行波记录，记录触发时刻的前后设定时长的行波波形；步骤S2，判断第一时间范围内行波触发次数是否超过设定次数，如果超过设定次数，增加所述触发阈值；如果未超过，保持当前所述触发阈值；判断第二时间范围内所述行波触发次数是否少于设定次数，如果少于设定次数，减少所述触发阈值；如果不小于，保持当前所述触发阈值；基于调整后的所述触发阈值执行步骤S1。
2.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S1中，所述故障定位装置为行波电流型故障定位装置或行波电压型故障定位装置，所述高频特征为与所述故障定位装置相对应的高频电流值或高频电压值。
3.根据权利要求2所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S1中，所述故障定位装置为行波电流型故障定位装置时，初始的所述触发阈值为10A~30A，采集频率大于1MHz，采集到所述高频电流值的绝对值大于所述触发阈值时触发行波记录，记录所述触发时刻前时长Δt1，所述触发时刻后时长Δt2的电流波形，其中Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs。
4.根据权利要求2所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S1中，所述故障定位装置为行波电压型故障定位装置时，初始的所述触发阈值为3000V~9000V，采集频率大于1MHz，采集到所述高频电压值的绝对值大于所述触发阈值时触发行波记录，记录所述触发时刻前时长Δt1，所述触发时刻后时长Δt2的电压波形，其中Δt1大于等于300μs，Δt2大于等于900μs。
5.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S2中，增加所述触发阈值的计算公式为，
th2=th1×(1+A%)
其中th2为调整后的所述触发阈值，th1为调整前的所述触发阈值，A为阈值增加系数。
6.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S2中，若满足，
在时间内，行波触发数量大于M1条；
在时间内，行波触发数量大于M2条；
在时间内，行波触发数量大于M3条；
在时间内，行波触发数量大于M4条；
中的任意一条，则确定在所述第一时间范围内所述行波触发次数超过设定次数，其中a为时间系数，T为调整所述触发阈值的时间间隔。
7.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S2中，减少所述触发阈值的计算公式为，
th2=th1×(1-B%)
其中th2为调整后的所述触发阈值，th1为调整前的所述触发阈值，B为阈值减少系数。
8.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S2中，若满足，
在时间内，行波触发数量小于N1条；
在时间内，行波触发数量小于N2条；
在时间内，行波触发数量小于N3条；
在时间内，行波触发数量小于N4条；
中的任意一条，则确定在所述第二时间范围内所述行波触发次数少于设定次数；其中b为时间系数，T为调整所述触发阈值的时间间隔。
9.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S2中，所述触发阈值具备上限值和下限值/>，调整后的所述触发阈值位于所述上限值/>和所述下限值/>的区间范围内，其中所述上限值/>大于所述下限值/>。
10.根据权利要求1所述的基于触发阈值自适应的输电线路行波监测方法，其特征在于，步骤S2中，调整所述触发阈值的时间间隔大于30min。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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