[发明专利]基于压缩感知数据采集的非侵入式配电网故障测距装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于压缩感知数据采集的非侵入式配电网故障测距装置及方法，属于电力系统故障测距技术领域。技术方案是：信号源（1）与耦合器（2）的测量端口连接，耦合器（2）与滤波放大器（3）、IFS积分点火电路模型（4）和DSP处理器（5）依次连接；DSP处理器（5）分别与存储模块（6）和通讯模块（7）连接；耦合器（2）与被测架空线（8）连接；IFS积分点火电路模型包含整流器（41）、积分器(42）、比较器（43）、计数器（44）和正负检测电路（45），整流器、积分器、比较器和计数器依次连接，正负检测电路与计数器连接。本发明通过采用SDDR/SSTDR技术，避免了使用高精度GPS授时信号，降低成本，提高测距精度。

技术领域

本发明涉及一种基于压缩感知数据采集的非侵入式配电网故障测距装置及方法，属于电力系统故障测距技术领域。

背景技术

架空线是实现发电厂、变电所和用户连接的纽带，在整个输电和配电环节具有着重要作用，因此架空线路的检测和维护非常重要。为了能准确及时的检测架空线路的故障、减少因架空线路故障带来的经济损失，故障的精确定位有着较大意义。

现有的应用较为广泛的为行波仪，行波仪能实现故障测距功能，在变电所检测故障产生的暂态信号，进而根据接收到的暂态信号的时间及其波速得出相应的传播距离，即得出故障点位置。行波检测法可分为A，B，C，D，E，F等多种检测方法，其中双端法检测精度较高。但对于10km左右长度的线路，基于单端法的行波仪的测距精度只有70m左右。理论上，对于10km左右长度的线路，基于GPS同步的双端行波法的测距精度能达到13m。但由于GPS精确同步难以实现，测距精度往往达几十米。同时采集的数据存在大量的冗余信息。虽然在传输前可以进行压缩，但依旧给采集及存储设备带来巨大的压力，增大了功耗，这样一来，配网中的每个变电所都需配备昂贵的高功耗行波仪，测距精度却不高，性价比较低。

发明内容

本发明目的是提供一种基于压缩感知数据采集的非侵入式配电网故障测距装置及方法，通过采用SDDR/SSTDR（序列时域反射法/扩展频域时域反射法）（Sequence timedomain reflectometry/ spread sequence timedomain reflectometry）技术，避免了使用高精度GPS授时信号，降低成本，提高测距精度，同时压缩感知技术的引入降低了采样频率和存储数据量，进一步降低整体成本和功耗，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于压缩感知数据采集的非侵入式配电网故障测距装置，包含信号源、耦合器、滤波放大器、IFS积分点火电路模型、DSP处理器、存储模块和通讯模块，所述信号源的输出端与耦合器的测量端口连接，耦合器的检测端口与滤波放大器、IFS积分点火电路模型和DSP处理器（微处理器）依次连接；DSP处理器分别与存储模块和通讯模块连接；耦合器的测量端口和检测端口与被测架空线连接；IFS积分点火电路模型包含整流器、积分器、比较器、计数器和正负检测电路，整流器、积分器、比较器和计数器依次连接，正负检测电路的输出端与计数器的输出端连接。

所述被测架空线的非被测端设有阻波器。

所述信号源产生的信号为伪随机序列，频率在1MHz-100MHz。

一种基于压缩感知数据采集的非侵入式配电网故障测距方法，包含以下步骤：

向架空线发射频率为f、扫描时间为Δt的信号，随后接收架空线返回的反射信号，将反射信号依次经过滤波放大器、IFS积分点火电路模型和DSP处理器的相关运算，得到时延Δt₁，根据公式可计算得到故障点离测量端口的距离d，其中Δt₁为发射信号到接收到反射信号的时延，v为被测架空线的波速。

本专利申请涉及的信号源、耦合器、滤波放大器、DSP处理器、存储模块、通讯模块、阻波器、整流器、积分器、比较器、计数器和正负检测电路等为本领域公知公用的技术内容，本领域普通技术人员可以根据要求在市场上购买或自行组装。