[发明专利]一种基于特征点辨识和线性插值的故障行波滤波方法

说明书

本发明公开了一种基于特征点辨识和线性插值的故障行波滤波方法，提高基于HHT的配电网单相接地故障测距技术的实用性；首先，故障后使用电压互感器采集故障点上游M端和故障点下游N端的三相电压行波信号；其次，相模变换，得到线模电压行波；然后，采用基于特征点辨识和线性插值的滤波算法对线模电压行波信号进行滤波；最后，用基于HHT的双端行波测距方法进行故障测距。本发明方法可以有效滤除实测的故障电压行波信号中的噪声，解决了HHT标定受扰行波波头到达时间不准的问题。

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及配电网单相接地故障行波滤波方 法，具体涉及一种基于特征点辨识和线性插值的故障行波滤波方法。

背景技术

我国的10kV中压配电网大多采用中性点非有效接地方式。配电 线路发生单相接地故障后，及时、准确的定位出故障点，不仅可以快 速修复故障线路，保证供电可靠性及减少停电损失，而且对保证整个 系统的安全稳定及经济运行都具有十分重要的作用。目前，配电网单 相接地故障测距方法主要可分为行波法、阻抗法及注入信号寻踪法。 其中，基于行波的故障测距技术因不受系统参数、串补电容、线路不 对称及互感器变换误差等因素的影响，获得了广泛的关注和研究，被 认为最有可能在配电网中实现工程应用。

基于行波法的故障测距技术实现方式虽然不同，但其测距的精度 主要取决于故障行波波头到达测量点时刻的准确标定。目前常采用时 频分析的方法标定行波到达时间，如小波变换和希尔伯特-黄变换。 小波变换本质上是窗口可调的Fourier变换，由于受窗函数的限制， 根据测不准原理，小波变换无法精确描述频率随时间变化的过程。另 外，小波变换还存在基函数和分解尺度选取困难的问题。 Hilbert-Huang变换(HHT)则根据测量信号本身的波形特征，进行时 域经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)，不存在基函 数和分解尺度的选取问题；且采用HHT可以计算得到随时间变化的 瞬时频率，从而精确给出频率与时间的关系，理论上能够同时达到任 意高的时间和频率分辨率。但是，实际配网中发生单相接地故障，行 波检测会受到各种噪声的干扰，而HHT进行EMD分解时主要关注 信号波形，而非信号幅值，所以噪声的波动，如白噪声在噪声均值附 近随时间快速变化，会严重影响EMD分解结果，产生行波到达时间 无法标定的问题。因此，对测量得到的行波信号进行滤波是提高应用 HHT估计波头到达时刻的有效手段之一。

配电网故障测距领域常用的滤波方法有自适应滤波、数学形态学 滤波和小波滤波。这几种滤波方法的侧重点是抑制噪声的幅值，但并 未有效消除噪声给信号带来的波动，如采用HHT算法，上述滤波方 法仍无法克服信号波动引起的计算误差。因此，研究适用于基于HHT 的故障测距技术的滤波算法，具有重要的理论和现实意义。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种 基于特征点识别和线性插值的故障行波滤波方法，目的是消除白噪声 对实测的故障行波信号的影响，提高基于HHT的配电网单相接地故 障测距技术的实用性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于特征点辨识和线性插值的故障行波滤波方法，提高基于 HHT的配电网单相接地故障测距技术的实用性，包括以下步骤：

步骤1：当配电网发生单相接地故障时，通过电压互感器测量故 障点上游M端(变电所)和故障点下游N端(分支末端负荷变压器 高压侧)的三相电压行波，记为u_Ma、u_Mb、u_Mc和u_Na、u_Nb、u_Nc；

步骤2：相模变换，得到线模电压行波：采用凯伦贝尔公式实现 相模变换，公式如下：