結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力線路控制領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故 障定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前電力電纜故障定位中主要采用的是行波法，但行波法還存在難W解決的問 題，即反射波的識(shí)別和反射波頭對(duì)應(yīng)時(shí)間的確定。電力電纜存在有分支接頭的情況，當(dāng)運(yùn)種 電纜線路故障時(shí)不僅故障點(diǎn)將產(chǎn)生反射波，分接頭也會(huì)產(chǎn)生反射波，此時(shí)對(duì)反射波的辨識(shí) 將變得非常困難，甚至無法識(shí)別。運(yùn)就亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員解決相應(yīng)的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種結(jié)合小 波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜 故障定位方法，其包括如下步驟：
[0005] S1，利用小波變換的模極大值及奇異性檢測(cè)方法，并且通過多尺度分析，對(duì)故障信 號(hào)進(jìn)行處理，從而確定反射波和反射波到達(dá)時(shí)間；
[0006] S2,建立反射波形與脈沖衰減距離的脈沖波形-衰減距離規(guī)律曲線，通過實(shí)測(cè)反射 波形與衰減規(guī)律中的數(shù)據(jù)對(duì)比，剔除不相干的干擾波形，正確辨別故障點(diǎn)的反射波，從而實(shí) 現(xiàn)電纜故障的準(zhǔn)確定位。
[0007]所述的結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法，優(yōu)選的，所述S1的小波變 換包括：
[000引對(duì)于任意的函數(shù)f(t)EL2(R)，它的連續(xù)小波變化為：
[0009]
[0010]上式中，a稱為尺度因子，b稱為平移因子，護(hù)(t)為母小波；
[0011] 經(jīng)過小波變換，函數(shù)變成一個(gè)二維函數(shù)，從而可W從時(shí)域和頻域?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析； 連續(xù)小波變換實(shí)現(xiàn)了原始函數(shù)在時(shí)間和頻率域上的分解，即信號(hào)多分辨率分析;為了調(diào)整 時(shí)域和頻域的寬度，只需要改變尺度因子和平移因子，運(yùn)樣便實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同信號(hào)的處理 要求在不同時(shí)頻域局部化的目的；
[0012] 連續(xù)小波變換能夠準(zhǔn)確的提取信號(hào)的特征，但在每個(gè)可能的尺度離散點(diǎn)都需要去 計(jì)算小波系數(shù)，運(yùn)樣處理起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因而連續(xù)小波變換實(shí)際中應(yīng)用的并不多；離散小波 變換(DWT)是實(shí)際應(yīng)用中的常用形式;對(duì)a，b取離散值：" = <，Α= ;m，k為整數(shù)，則離 散小波變換其定義為：
[0013]
[0014] 信號(hào)在經(jīng)過離散化后不會(huì)改變它的完整性，但是經(jīng)過小波離散化計(jì)算誤差變小 了，因此通過離散小波變換將更好的反映出信號(hào)在時(shí)頻上的性質(zhì)。
[0015] 所述的結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法，優(yōu)選的，所述S1多尺度分 析包括：
[0016] 從函數(shù)的空間角度出發(fā)研究信號(hào)的多尺度表示就是信號(hào)的多尺度分析;多尺度分 析的實(shí)質(zhì)就是在不同的尺度不同的空間上對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解;假設(shè)信號(hào)f(t)EL2(R)平方可 積，對(duì)它的多尺度分析就是對(duì)其用平滑函數(shù)作平滑，實(shí)質(zhì)上就是通過一些不同的分辨率一 層層的逼近信號(hào)，通俗講多尺度多分辨率就是對(duì)一定目標(biāo)粗略或精細(xì)，整體或局部的的觀 察分析;多分辨分析為不同尺度下的函數(shù)分析提供可能，在一定的采樣條件下，通過高低頻 濾波將信號(hào)分為高低頻兩部分，低頻部分對(duì)應(yīng)信號(hào)概貌，高頻部分則顯示信號(hào)具體特征;繼 續(xù)分解低頻信號(hào)，又可得到該層上的信號(hào)細(xì)節(jié)，運(yùn)樣一層層的分解就是信號(hào)的多分辨分析。
[0017] 所述的結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法，優(yōu)選的，所述S1小波變換 的模極大值及奇異性檢測(cè)包括：
[0018] 如果函數(shù)f(t)ER在某處間斷或某階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)，則稱該函數(shù)在此處有奇異性，稱 該點(diǎn)為奇異點(diǎn)；如果函數(shù)f(t)無限次可導(dǎo)，則其是平滑的沒有奇異性;突變的信號(hào)在其突變 點(diǎn)處必然是不平滑的，也即此點(diǎn)是奇異的;信號(hào)的一些特征，比如故障時(shí)的故障信息都包含 于信號(hào)的奇異點(diǎn)中，而應(yīng)用小波變換的時(shí)頻局部化能力可W對(duì)信號(hào)的奇異性進(jìn)行分析，通 過合適的變換使故障特性顯現(xiàn)出來。
[0019] 所述的結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法，優(yōu)選的，所述S2包括：
[0020]S2-1，確定好本次定位中對(duì)應(yīng)電纜故障情況下的脈沖衰減規(guī)律庫，根據(jù)定位前對(duì) 電纜故障情況的初步判斷，調(diào)用與之匹配的脈沖衰減規(guī)律；
[0021]S2-2,對(duì)采集到的故障反射波形信號(hào)分類編號(hào)S1，S2，S3…Sn，并記錄；
[0022]S2-3,運(yùn)用小波變換方法，提取該反射波頭S1的對(duì)應(yīng)時(shí)間，由定位公式Δ=^Δ/ ·ι' 求出故障距離L1，如果該故障距離是我們已知的該電纜中分接頭的距離，則該反射波肯定 是由電纜分接頭處反射得到的，將它剔除掉不予考慮;如果不是，則計(jì)算該波形的半幅值脈 寬Pwl，并記錄下來；
[0023]S2-4,在脈沖衰減規(guī)律中查尋距離L1對(duì)應(yīng)下的反射波形脈沖半幅值脈寬PwO,記錄 下來；
[0024]S2-5,反射波形的判斷;將第四步中記錄的數(shù)據(jù)PwO與第Ξ步中的數(shù)據(jù)Pwl相比較， 如果兩者吻合，則該波即為脈沖經(jīng)故障點(diǎn)反射回來的反射波形；W該波形求得的故障距離 L1為電纜的故障發(fā)生距離。
[0025] 所述的結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法，優(yōu)選的，所述S2還包括：
[0026]S2-6，如果兩者相差較大，則該反射波為干擾帶來的不相干反射波形，選取下一反 射波S2重復(fù)S2-1到S2-5中的操作，直到選出正確的故障點(diǎn)反射波形，實(shí)現(xiàn)電纜的故障測(cè)距。
[0027] 所述的結(jié)合小波變換及曲線擬合的電纜故障定位方法，優(yōu)選的，所述S1還包括：
[0028] 采用LipscMts指數(shù)對(duì)函數(shù)的局部奇異性進(jìn)行描述，設(shè)信號(hào)f(t)ER，在to附近如 果滿足：
[0029] |f(t〇+h)-Pn(t〇+h) I <K|h|n，n<a<n+l
[0030]則稱信號(hào)f(t)在to處的Lipschits指數(shù)為α;當(dāng)α= 1時(shí)，函數(shù)f(t)在to處可微，函數(shù)f(t)沒有奇異性；當(dāng)α= 〇時(shí)，函數(shù)f(t)在to點(diǎn)是間斷的，如果0<α<1，則函數(shù)的光滑性下降；α 越大，函數(shù)f(t)就越平滑，α越小，函數(shù)f(t)在to點(diǎn)處的變化就越尖銳；
[0031]函數(shù)的奇異性通過指數(shù)lipischitza表示，α的數(shù)值對(duì)應(yīng)于小波變換模極大值的不 同尺度下的分解系數(shù);對(duì)于尺度孔to的某一鄰域內(nèi)，如果：I取>,/叫坤則to點(diǎn)就是 小波變換的模極大值點(diǎn)，|Ws,,/^^)1是小波變換的模極大值;小波變換模極大值W-種數(shù)學(xué) 形式反映出有突變信息的信號(hào)的突變程度和突變時(shí)刻；當(dāng)電纜故障發(fā)生時(shí)，故障暫態(tài)信號(hào) 具有奇異性，奇異點(diǎn)就是對(duì)應(yīng)的故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)；準(zhǔn)確的尋找故障信號(hào)中的奇異點(diǎn)便可找 出故障的對(duì)應(yīng)時(shí)刻;小波變換的模極大值點(diǎn)可W確定信號(hào)的奇異點(diǎn)，因而，通過小波分解， 檢測(cè)信號(hào)中高頻分量的模極大值點(diǎn)就能確定故障的發(fā)生時(shí)刻。
[0032]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0033]針對(duì)電纜離線測(cè)距中經(jīng)常發(fā)生的反射波形有多個(gè)，難W正常區(qū)分出定位所需的故 障點(diǎn)對(duì)應(yīng)波形問題，提出了一種基于脈沖衰減距離經(jīng)驗(yàn)庫的波形辨識(shí)方法。首先從外加注 入脈沖在電纜中傳播的衰減情況入手，說明脈沖在不同傳輸距離下反射波形有一定規(guī)律 性，可W建立反射波形和原始脈沖在不同衰減距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系，基于此，提出了本方法的基 本原理