一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法的製作方法
2023-09-23 07:40:45 1
專利名稱：一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法，可用於輸電線路故障測距
直O
背景技術：
雙端測距法(見圖1)的關鍵技術是行波波頭的識別。常規的行波脈衝檢測方法通過比較電流行波信號是否越過門檻值實現檢測，抗幹擾能力差，且難以精確確定電流行波波頭前沿到達的時刻；導數法、比值法希望通過其變化率來反映信號的突變，從而達到識別行波波頭的目的，但由於容易放大某些高頻分量，導致抗幹擾能力不強，難以在實際中得到應用；傳統小波變換不但構造小波函數比較複雜，而且存在計算量大、存儲空間消耗大以及浮點計算等缺點；提升方法直接在時域完成原位計算，因此具有節省內存，計算量小，速度快等特點。在此基礎上，如何在提高測距精度的同時進一步提高計算速度，減少計算時間， 從而縮短查找故障點的時間，成為急需解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提出一種一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法，其能夠在提高測距精度的同時進一步提高計算速度，減少計算時間，從而縮短查找故障點的時間。本發明的思想在於將離散化的採樣電流數據與設計好的窗函數相乘，可以通過濾去低頻分量來減少計算量，加快計算速度；然後再把加窗後的採樣電流數據用提升小波進行變換，利用提升小波具有節省內存，計算量小，速度快的特點來縮短查找故障點的時間，因此對採樣數據進行加窗後在進行提升小波變換可以顯著提高計算速度，更快查找到故障點。本發明的技術方案如下一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法，包括下列步驟Sl採樣對母線m端接收到的故障行波電流信號f(t)進行採樣，將之化成離散函數 f(nAt)。S2加窗對f(nAt)加窗處理就是將離散的時間序列f(nAt)與窗函數 (0相乘，即fN (η Δ t) = f (η Δ t) · wN (t)S3提升小波變換之分裂為了便於闡述，令nAt = k。將信號{fN(k)，k e Ζ}分割成相互關聯的偶數序列fe(k)和奇數序列f。(k)。fe(k) = {fN(2k), k e ζ}f0(k) = {fN(2k+l), k e ζ}S4提升小波變換之預測用偶數序列f;(k)預測奇數序列f。(k)，將預測誤差定義為細節信號，即 d(k) =f0(k)-p[fe(k)]。式中，d(k)為細節信號，Ρ(·)表示預測算子。
S5提升小波變換之更新為了在變換中保持存在於fe(k)的某些頻率特性，有必要減少由於分裂所產生的混疊效應，引入更新算子U( ·)，並由此導出逼近信號，即c(k) = fe(k)+U[f0(k)]S6尋找細節信號d(k)中的模極大值，模極大值所對應的橫坐標即波頭到達m端的時刻。S7對母線η端的行波信號按上述步驟來尋找波頭到達η端的時刻。S8計算故障點到母線m端的距離根據公式Amf =^[ν(ΓΜ _Γ ) + Ζ]來計算故障距
1 O與現有技術相比，本發明的有益效果如下本發明在提升小波變換前，將採樣數據與窗函數相乘；利用窗函數能有效濾去低頻分量，減少運算量。並通過仿真結果表明，本發明的方法能夠準確地提取行波信號的波頭位置，不但減少了提升小波變換計算量，而且具有較高的精度。故本發明能夠在提高測距精度的同時進一步提高計算速度，減少計算時間，從而縮短查找故障點的時間。
圖1為雙端測距法的原理圖；圖2為本發明具體實施例一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法的流程圖；圖3為本發明具體實施例仿真模型圖；圖4為本發明具體實施例原始電流波形圖；圖5為本發明具體實施例加窗後電流波形圖；圖6為本發明具體實施例加窗提升小波變換細節圖。
具體實施例方式下方現結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。實施例本實施例用於實施的硬體環境是主頻為2. 6G的PC機、4G內存，運行的軟體環境是MATLAB 7. 8和Windows XP。我們用MATLAB軟體實現了本發明提出的方法。故障電流數據來自EMTP-ATP軟體所建的雙端模型(見圖3)。如圖2，一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法，包括下列步驟Sl採樣對m端接收到的故障行波電流信號f(t)(見圖4)進行採樣，將之化成離散函數 f(nAt)，η = 14001。S2加窗對f (η At)加窗處理就是將離散的時間序列與窗函數相乘，即fN (η Δ t) = f (η Δ t) · wN (t)式中， ⑴為Kaiser窗，其時域表達式為
_ 捕=L ■」，。—f
權利要求
1. 一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法，其特徵在於，包括下列步驟 Sl採樣對母線m端接收到的故障行波電流信號f(t)進行採樣，將之化成離散函數 f(nAt)；S2加窗對f(nAt)加窗處理就是將離散的時間序列f(nAt)與窗函數 ⑴相乘，即 fN(nAt) = f(nAt) · wN(t)；S3提升小波變換之分裂為了便於闡述，令nAt = k ；將信號{fN(k)，k e Ζ}分割成相互關聯的偶數序列fe(k)和奇數序列f。(k)； fe(k) = {fN(2k), k e Ζ}； f0(k) = {fN(2k+l), k e Ζ}；S4提升小波變換之預測用偶數序列fe(k)預測奇數序列f。(k)，將預測誤差定義為細節信號，即 d(k) =f0(k)-P[fe(k)]；式中，d(k)為細節信號，Ρ(·)表示預測算子；S5提升小波變換之更新為了在變換中保持存在於fe(k)的某些頻率特性，有必要減少由於分裂所產生的混疊效應，引入更新算子U(·)，並由此導出逼近信號，即c(k)= fe(k)+U[f0(k)]；S6尋找細節信號d(k)中的模極大值，模極大值所對應的橫坐標即波頭到達m端的時刻；S7對母線η端的行波信號按上述步驟來尋找波頭到達η端的時刻；S8計算故障點到母線m端的距離根據公式Amf =|[ν(ΓΜ -Γ ) +幻來計算故障距離。
全文摘要
本發明公開了一種基於加窗提升小波變換的雙端測距法，包括下列步驟S1採樣對母線m端接收到的故障行波電流信號f(t)進行採樣，將之化成離散函數f(nΔt)；S2加窗將離散的時間序列f(nΔt)與窗函數wN(t)相乘；S3提升小波變換之分裂將信號[fN(k)，k∈Z}分割成相互關聯的偶數序列fe(k)和奇數序列fo(k)；S4提升小波變換之預測用偶數序列fe(k)預測奇數序列fo(k)，將預測誤差定義為細節信號；S5提升小波變換之更新；S6尋找細節信號中的模極大值，模極大值所對應的橫坐標即波頭到達m端的時刻；S7對母線n端的行波信號按上述步驟來尋找波頭到達n端的時刻；S8計算故障點到母線m端的距離。本發明能夠在提高測距精度的同時進一步提高計算速度，減少計算時間，縮短查找故障點的時間。
文檔編號G01R31/08GK102565627SQ201210014410
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者張楊, 徐巧英, 李立學, 王書春, 王昕 , 鄭益慧, 高明仕 申請人:上海交通大學, 吉林省電力有限公司松原供電公司