一种基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法及系统与流程

本发明涉及电力系统保护，具体为一种基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法及系统。

背景技术：

1、随着电力系统的不断发展和输电线路的广泛应用，电力系统的安全性和稳定性问题变得愈发重要。传统的输电线路保护技术多采用低频信号的监测和分析方法，通过检测线路上的电流、电压等电量的变化来判断线路的故障状态。然而，低频信号处理方法往往存在响应速度慢、精度不高等问题，难以满足现代电力系统对快速、准确故障检测和保护的需求。近年来，高频信号处理技术逐渐成为电力系统保护研究的热点，通过高频信号的特征提取和分析，可以实现对输电线路故障的快速准确判别。

2、高压输电线路分布范围广，穿越地区地形复杂，线路受自然环境以及运行年限等因素影响，线路上经常存在一些绝缘放电，例如杆塔异常放电、线路断股，设备异常等。该类放电如不及时消除将会发展成故障导致线路可靠性降低，甚至造成系统崩溃。现有线路在线监测技术及方法针对于线路放电方法监测误报漏报率较高。

3、现有的高频信号监测技术主要集中在行波保护和暂态保护等方面，通过对线路上的高频行波信号进行检测和分析，判断故障的发生和位置。行波保护利用电磁波在故障点产生的行波信号进行故障定位，具有快速、精确的优点，但在实际应用中，行波信号容易受到噪声干扰，导致误判率较高。此外，多源扰动信号的存在，如谐波、噪声和负荷波动等，进一步增加了行波保护的复杂性和难度。因此，现有技术在高频信号的监测和处理上，仍然面临着识别精度不高、抗干扰能力弱的问题，亟需一种能够有效区分多源扰动信号的新方法。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的高频信号监测方法存在漏报率较高，识别精度不高，抗干扰能力弱，以及如何误判率较高的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法，包括监测高频信号并进行数据采集；按数据采样时长对数据进行分组输出采样点高频放电电流绝对值之和；进行前后比值输出获取前后比值序列。

4、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的一种优选方案，其中：所述监测高频信号并进行数据采集包括对输电线路高频信号进行监测，设定高频电流触发阈值，采集输电线路线路侧高频放电电流信号；

5、高频放电电流采样的采样频率为5mhz，时长为150μs；

6、高频放电电流采样数据平均分为30组，每组的采样点数为15个点。

7、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的一种优选方案，其中：所述监测高频信号并进行数据采集包括通过考虑统计特征和信号特征，构建高频电流触发阈值模型，表示为：

8、

9、其中，μ表示信号的均值，σ表示信号的波动程度，λmax表示通过计算信号的协方差矩阵的特征值，t表示触发阈值，fft(i)表示信号在频域上的主要频率成分，pca(i)表示信号的主成分分析第一主成分的最大值，ii表示第i个采样点的信号值，m表示信号的采样点数；

10、信号的均值表示为：

11、

12、其中，i(t)表示时间t时刻的高频电流信号值；

13、信号的波动程度表示为：

14、

15、其中，μ表示信号的均值。

16、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的一种优选方案，其中：所述按数据采样时长对数据进行分组输出采样点高频放电电流绝对值之和包括获取连续时长内的高频放电电流采样数据，并按数据采样时长按时间序平均分成n组数据；

17、对每组高频放电电流采样数据输出采样点高频放电电流绝对值之和，表示为：

18、

19、

20、……

21、sn＝|i736|+|i737|+|i738|+|i739|+……+|i746|+|i747|+|i748|+|i749|+|i750|

22、其中，sn表示第n组高频放电电流采样数据的绝对值之和，i表示采样点高频放电电流。

23、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的一种优选方案，其中：所述进行前后比值输出获取前后比值序列包括分别输出每组的采样点高频放电电流绝对值之和，进行前后比值输出，获取前后比值序列，表示为：

24、z1＝s2/s1,z2＝s3/s2,......,zn-1＝sn/sn-1；

25、其中，zn表示前后比值序列。

26、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的一种优选方案，其中：所述进行前后比值输出获取前后比值序列包括将n-1组z值分别与阈值t进行对比；

27、若存在z>t，则s1所获取的高频放电电流为电流行波；

28、若存在一组以上的z>t，则此电流行波存在反射波；

29、若n-1组不存在z>t，则获取的高频放电电流为多源扰动波形，为谐波，噪声，负荷波动。

30、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的一种优选方案，其中：所述进行前后比值输出获取前后比值序列包括获取十段以上的连续时长内的高频放电电流采样数据；

31、若获取连续时长内都满足电流行波条件，则线路侧发生持续性的放电，处于绝缘严重阶段或者故障处于弧光严重阶段；

32、若只有10％以下的连续时长条件满足电流行波条件，则线路放电还处于绝缘早期阶段或者非弧光故障阶段。

33、本发明的另外一个目的是提供一种基于输电线路时频特征多源扰动特征判别系统，其能通过进行前后比值输出获取前后比值序列，解决了目前的高频信号监测方法含有误判率较高的问题。

34、作为本发明所述的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别系统的一种优选方案，其中：包括高频信号监测模块，高频放电电流信号采集模块，高频放电电流采样模块，前后比值序列获取模块，电流行波条件判断模块；所述高频信号监测模块用于监测高频信号监测并构建高频电流触发阈值模型；所述高频放电电流信号采集模块用于采集输电线路线路侧高频放电电流信号；所述高频放电电流采样模块用于采集高频放电电流采样数据并输出采样点高频放电电流绝对值之和；所述前后比值序列获取模块用于进行前后比值计算，获取前后比值序列并与高频电流触发阈值对比；所述电流行波条件判断模块用于对高频放电电流采样数据进行电流行波条件判断。

35、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的步骤。

36、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法的步骤。

37、本发明的有益效果：本发明提供的基于输电线路时频特征多源扰动特征判别方法通过按数据采样时长对采集到的数据进行分组，并输出每组数据的采样点高频放电电流绝对值之和，实现高频信号数据的规范化处理，提高信号特征提取的准确性和一致性，通过输出每组高频放电电流绝对值之和的前后比值，形成比值序列，实现对高频信号变化特征的动态分析，有效识别信号中存在的异常波动，使得信号分析更加直观和准确，实现高频信号的精细化分析和快速判别，能够及时检测到线路上的异常放电现象，提高故障识别的准确性和及时性，通过将比值序列中的每个值与预设的阈值进行对比，实现了对信号类型的判别，能够有效区分线路上的放电行波和多源扰动信号，增强了系统的抗干扰能力，本发明在故障识别的准确性、漏报率以及抗干扰能力方面都取得更加良好的效果。