一种基于零压突变点的终端波形对齐方法与流程

本发明涉及配电自动化，尤其是一种基于零压突变点的终端波形对齐方法。

背景技术：

1、单相接地故障是配电网最主要的故障类型之一，同时也是配电网中研判难度最高的一类故障。当前配电终端通过就地采集线路零序电压、零序电流等电气量信息，综合采用首半波法、群体比幅比相法或相电流突变法等算法进行单相接地故障研判，但受限于单台终端采集信息不足、高阻接地故障特征微弱等原因，导致研判准确率偏低，经常出现故障误判、漏判的现象。

2、为提升单相接地故障研判准确率，现有部分研判方法利用主站侧或是变电站侧汇集单元汇集同一变电站、同一段母线下所有站内、站外配电终端采集的电气量信息，采用集中研判算法进行单相接地故障研判，取代以往配电终端就地进行单相接地故障研判的方式，已取得初步成效。然而，各配电终端采集的波形的对齐精度大大影响了集中研判算法的准确率，现有的集中研判算法对各终端波形的对齐精度要求较高，一旦终端波形对齐精度不佳，容易影响算法集中研判效果，这就导致同步采集精度不足的配电终端无法参与集中研判，特别是现场大量存量配电终端。若存量配电终端需要参与集中研判，则需要加装相关硬件模块，并对软件算法进行更新，改造成本极高，这就使得单相接地故障集中研判技术只能试点应用，无法大规模推广。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，针对现有技术的缺陷和不足，能在不改造配电终端的前提下，将本方法编写成对应软件算法模块，部署在主站侧或是变电站侧汇集单元上，实现同一变电站、同一段母线下所有站内、站外配电终端采集的电气量波形同步对齐，间接实现同步采集。

2、在本发明所述方法针对的场景中，由于线路发生单相接地故障后，主站侧或是变电站侧的汇集单元开始收集变电站内、站外配电终端采集的电气量波形，此时的波形易受终端内部时钟误差的影响，且各终端采样点时间可能与实际时间存在不同的偏差，无法以统一的采样点时间为基准对各终端波形进行同步采集，影响单相接地故障集中研判算法准确性，所以需要对各终端采集的电气量波形进行波形对齐，间接实现同步采集。

3、本发明采用以下技术方案。

4、一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，包括以下步骤：

5、步骤s1、波形去噪，去除零序电压波形中的高频噪声；

6、步骤s2、计算窗口计算，计算相邻两组一个周期内的零序电压波形的有效值，并求二者差值的绝对值；若绝对值低于设定阈值，计算窗口后移一个周期，重新进入步骤s2；若绝对值高于设定阈值，进入步骤s3；

7、步骤s3、零压突变点选取，在波形有效值大的波形区间中找寻极值点，该点即为零压突变点；

8、步骤s4、终端波形对齐，各终端采集的波形通过波形平移的方式，将各自零序电压波形的突变点进行对齐，实现终端波形对齐。

9、步骤s1中，利用傅里叶变换或是小波变换方法过滤零序电压波形信号中的噪声，得到去除噪声后的信号，避免噪声信号对后续处理产生影响；

10、所述步骤s1采用小波变换方法时，具体包括以下步骤：

11、步骤s1-1、参数选择；选择合适的小波基和分解层数。

12、步骤s1-2、波形分解；采用小波变换对原始波形进行处理，将波形分解成多个频带信号。

13、步骤s1-3、去噪处理；对每个频带信号的小波系数进行去噪处理，削减噪声对信号的影响。

14、步骤s1-4、波形重构；采用波形重构算法重构波形，得到去除噪声后的波形。

15、步骤s2中，利用波形有效值计算公式对计算窗口内的零序电压波形计算相邻一个周期的波形有效值，并求二者差值的绝对值。

16、步骤s2中，若终端波形受设备运行工况、现场环境以及设备老化的现场因素影响，使其波形为非正弦电压波形，则设定终端波形的有效值为其直流分量、基波和各高次谐波有效值平方和的平方根值。

17、步骤s2中，波形有效值计算公式的正弦电压波形有效值计算公式如下：

18、则有：

19、

20、式中，t为波形周期，un、unm和un分别为电压波形瞬时值、峰值和有效值，r为电阻值，w为角速度。

21、步骤s2中，非正弦电压波形有效值计算公式如下：

22、

23、式中，u为非正弦电压波形有效值，u0、u1和uk分别为直流分量、基波和各高次谐波有效值。

24、步骤s3中，利用数学归纳法或搜索算法的方法在波形有效值大的波形区间中找寻极值点，所找极值点即为零压突变点。

25、在不允许改造配电终端时，所述基于零压突变点的终端波形对齐方法以软件算法模块的形式部署在主站侧或是变电站侧汇集单元上，用于同一变电站、同一母线下的所有站内、站外配电终端采集的电气量波形同步对齐，以间接实现同步采集。

26、当所述基于零压突变点的终端波形对齐方法对用于集中研判算法的电气量波形的波形对齐精度进行校验时，在波形对齐精度不佳时发出研判预警。

27、在基于零压突变点的终端波形对齐方法对用于集中研判算法的电气量波形的波形对齐精度进行校验时，在波形对齐精度不佳时进行波形对齐，其对齐后的终端波形数据继续参与单相接地故障集中研判，以提升集中研判算法的可靠性。

28、相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

29、(1)终端波形对齐。本发明提出的基于零压突变点的终端波形对齐方法在不改造配电终端的前提下，将本方法编写成对应软件算法模块，部署在主站侧或是变电站侧汇集单元上，实现同一变电站、同一母线下的所有站内、站外配电终端采集的电气量波形同步对齐，间接实现同步采集，改造成本小、可推广性强。

30、(2)波形对齐校验。对于参与集中研判的各配电终端设备，本发明提出的基于零压突变点的终端波形对齐方法可以对用于集中研判算法的电气量波形的波形对齐精度进行校验，在波形对齐精度不佳时发出研判预警，同时进行波形对齐，对齐后的终端波形数据仍然可以参与单相接地故障集中研判，提升集中研判算法的可靠性。

技术特征：

1.一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：步骤s1中，利用傅里叶变换或是小波变换方法过滤零序电压波形信号中的噪声，得到去除噪声后的信号，避免噪声信号对后续处理产生影响；

3.根据权利要求1所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：步骤s2中，利用波形有效值计算公式对计算窗口内的零序电压波形计算相邻一个周期的波形有效值，并求二者差值的绝对值。

4.根据权利要求3所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：步骤s2中，若终端波形受设备运行工况、现场环境以及设备老化的现场因素影响，使其波形为非正弦电压波形，则设定终端波形的有效值为其直流分量、基波和各高次谐波有效值平方和的平方根值。

5.根据权利要求4所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：步骤s2中，波形有效值计算公式的正弦电压波形有效值计算公式如下：

6.根据权利要求4所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：步骤s2中，非正弦电压波形有效值计算公式如下：

7.根据权利要求1所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：步骤s3中，利用数学归纳法或搜索算法的方法在波形有效值大的波形区间中找寻极值点，所找极值点即为零压突变点。

8.根据权利要求1所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：在不允许改造配电终端时，所述基于零压突变点的终端波形对齐方法以软件算法模块的形式部署在主站侧或是变电站侧汇集单元上，用于同一变电站、同一母线下的所有站内、站外配电终端采集的电气量波形同步对齐，以间接实现同步采集。

9.根据权利要求1所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：当所述基于零压突变点的终端波形对齐方法对用于集中研判算法的电气量波形的波形对齐精度进行校验时，在波形对齐精度不佳时发出研判预警。

10.根据权利要求9所述的一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，其特征在于：在基于零压突变点的终端波形对齐方法对用于集中研判算法的电气量波形的波形对齐精度进行校验时，在波形对齐精度不佳时进行波形对齐，其对齐后的终端波形数据继续参与单相接地故障集中研判，以提升集中研判算法的可靠性。

技术总结本发明提出一种基于零压突变点的终端波形对齐方法，包括以下步骤：步骤S1、波形去噪，去除零序电压波形中的高频噪声；步骤S2、计算窗口计算，计算相邻两组一个周期内的零序电压波形的有效值，并求二者差值的绝对值；若绝对值低于设定阈值，计算窗口后移一个周期，重新进入步骤S2；若绝对值高于设定阈值，进入步骤S3；步骤S3、零压突变点选取，即在波形有效值大的波形区间中找寻极值点；步骤S4、终端波形对齐，通过波形平移的方式，将突变点进行对齐，实现终端波形对齐；本发明能在不改造配电终端的前提下，部署在主站侧或是变电站侧汇集单元上，实现同一变电站、同一段母线下所有站内、站外配电终端采集的电气量波形同步对齐，间接实现同步采集。技术研发人员：郭梓毅,罗翔,林栋,陈秉熙,连庆文,张振宇,蔡智萍,王珏莹受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14