一种基于电压极值的隐患放电电流的检测方法与流程

本发明涉及输电线路隐患识别和安全运行技术领域，特别是一种基于电压极值的隐患放电电流的检测方法。

背景技术：

输电线路是电网的重要组成部分，若输电线路存在的安全隐患不能得到及时、有效的治理，就不可能保证线路的安全运行，不但会危及电网安全运行，还可能造成用户停电，直接影响企业的正常生产、居民的生活用电。

输电线路在线监测系统是目前用于输电线路的较为完善及可靠的现代化信息管理平台。输电线路在线监测系统通过在输电线路两侧装配上相应的行波电流检测装置，通过检测线路两端传播的行波电流信号，并记录行波电流的长度，触发时间等，绘制成相应的记录表，研究相应的行波信号分析相应的故障类型并找出相应的故障位置，及时排除相应的故障，维护电网的稳定运行。

由于输电线路运行环境的多样性和复杂性，输电线路中存在大量的杂波、电晕、隐患放电(浮放电、树木放电、漂浮物、污秽放电)、线路谐振以及其他各种类型杂波，难以辨识，容易把危害输电线路的隐患行波给疏漏掉，导致无法及时排查，最终形成故障甚至重大安全事故。因此，亟需一种基于输电线路行波分析方法策略来完善当前的在线检测系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题为，基于输电线路行波检测装置中采集到的行波信号，通过该行波信号的触发时刻与输电线路电压波形信号中电压极值时刻之间的关系，判断其是否属于隐患行波，或者为其它杂波信号，以快速准确的识别隐患电流，方便排查，降低输电线路的故障率。

本发明方法的检测判别依据为：当检测到的行波信号在输电线路电压的波峰或者波谷位置发生时，认为该时刻存在隐患放电电流，否则认为该行波信号为其它杂波信号。对于判定为杂波干扰信号的波形可进行剔除处理。

本发明采取的技术方案具体为：一种基于电压极值的隐患放电电流的检测方法，包括以下步骤：

步骤一，获取输电线路电压波形信号，以及输电线路上的行波电流信号；

所述输电线路电压波形信号包括，输电线路电压波形的周期t_s1、极值以及各电压极值处的绝对时刻t_i，i＝{1,2,3,...,n}，n为输电线路电压波形中极值点的个数；

所述的输电线路上的行波电流信号包括，各行波电流的长度t_s0以及每个行波电流的触发时刻t_0j，j＝{1,2,3,...,m}，m为行波个数；

步骤二，根据行波电流的长度设置电压波形极值时刻的邻域δ，则对于输电线路电压波形极值处的隐患电流判别范围为[t_i-δ，t_i+δ]；

步骤三，对于各行波电流的触发时刻t_0j，和输电线路的各极值时刻t_i，分别根据检测判别公式t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]进行关系判断；

若检测判别公式成立，则与相应t_i对应的输电线路电压波形极值处存在隐患放电电流；若检测判别公式皆不成立，则整条输电线路的电压波形上不存在隐患放电电流。

进一步的，本发明步骤三包括以下步骤：

3.1)令j＝1，获取第一个行波电流的触发时刻t₀₁；令i＝1，获取输电线路电压波形中的第一个极值时刻点t₁；

判断t₀₁∈[t₁-δ，t₁+δ]是否成立，若成立，则判断为当前第一个极值处存在隐患放电电流；若不成立则转至3.2)；

3.2)令i＝i+1，判断i>n是否成立，若成立则判断为，第一个行波电流对整条输电线路的电压信号不造成隐患放电电流，然后转至步骤3.4)；若不成立则转至步骤3.3)；

3.3)判断当前t₀₁∈[t_i-δ，t_i+δ]是否成立，若成立则判断为当前t_i对应的极值处存在隐患放电电流；若不成立则转至步骤3.2)；

3.4)对于其余各行波电流的触发时刻，参照t₀₁的检测判别方法，分别根据检测判别公式t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]进行判断，进而得到存在隐患放电电流的输电线路电压极值位置；若所有行波电流的触发时刻皆不符合检测判别公式t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]，则判断为整条输电线路的电压信号不存在隐患放电电流。

本发明在进行步骤一时，对于输电线路电压波形的所有极值时刻可一次性获取，也可仅获取第一个极值时刻，然后根据周期对其它极值时刻点进行急计算进而获取。即作为一种具体实施例，步骤一中，各电压极值处的绝对时刻t_i包括从输电线路电压波形信号中直接获取的第一个极值处的绝对时刻t₁，以及根据以下公式(1)：

$t_i=t_{i-1}+\frac{1}{2}{t}_{s1},i=\{2,3,\mathrm{...},n\}---\left(1\right)$

或公式(2)

$t_i=t_1+k*\frac{1}{2}{t}_{s1},k=i-1---\left(2\right)$

计算得到的其它极值处的绝对时刻。

更进一步的，本发明步骤二中，根据行波电流的长度设置电压波形极值时刻的邻域δ为：δ≥t_s0。

优选的，本发明的检测方法中，输电线路电压波形的周期t_s1为20ms，行波电流的长度t_s0为0.4ms，电压波形极值时刻的邻域δ设置为1ms。本发明根据电压波形周期即行波电流长度对影响时间的设置，可实现对隐患电流的识别准确度。本发明在获取输电线路电压波形信号及行波电流检测信号时，由于电压波形的周期为20ms，而行波的长度更小，所以电压波形的极值时刻的数量级需要精确到ms级别；同时由于行波的长度非常短，为了保证算法的准确性，行波的触发时刻也需要精确到ms级。

由于行波信号的长度非常短，大约只有0.4ms左右，当行波信号在输电线路电压的波峰或者波谷位置发生时，认为该时刻存在隐患放电电流，故本发明将行波电流的触发时刻限制在输电线路电压信号的波峰或波谷时刻的邻域δ中，δ取1，则检验公式为：t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]，对于任意t_0j，如果满足该检验公式，那么认为在t_i位置处存在隐患电流，反之不满足该检验公式，则不存在隐患电流。

有益效果

本发明基于电压极值的隐患放电电流检测方法，无需在原有的硬件系统上做过多的改进，基本保留了原有输电线路在线检测系统的实时性和精确性，在对输电线路电压波形信号和行波信号精确采集的基础上，提出了有效的基于输电线路电压相位的行波电流分析方法，可快速方便的识别隐患电流波形以及其他的杂波电流波形，提高隐患电流排查效率，大大降低电力故障的发生机率。

附图说明

图1所示为本发明方法的流程示意图；

图2所示为输电线路电压波形与行波的相位关系示意图；

图3所示为本发明实施例流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

结合图1至图3，本发明基于电压极值的隐患放电电流的检测方法，包括以下步骤：

步骤一，获取输电线路电压波形信号，以及输电线路上的行波电流信号；

所述输电线路电压波形信号包括，输电线路电压波形的周期t_s1、极值以及各电压极值处的绝对时刻t_i，i＝{1,2,3,...,n}，n为输电线路电压波形中极值点的个数；且有：

所述的输电线路上的行波电流信号包括，行波电流的长度t_s0以及每个行波电流的触发时刻t_0j，j＝{1,2,3,...,m}，m为行波电流触发的次数；

步骤二，根据行波电流的长度设置电压波形极值时刻的邻域δ，则对于输电线路电压波形极值处的隐患电流判别范围为[t_i-δ，t_i+δ]；

步骤三，对于各行波电流的触发时刻t_0j，和输电线路的各极值时刻t_i，分别根据检测判别公式t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]进行关系判断；

若检测判别公式成立，则与相应t_i对应的输电线路电压波形极值处存在隐患放电电流；若检测判别公式皆不成立，则整条输电线路的电压波形上不存在隐患放电电流。

实施例

图2和图3所示的实施例中，输电线路电压波形的周期t_s1为20ms，行波电流的长度t_s0为0.4ms，电压波形极值时刻的邻域δ设置为1ms。本发明在获取输电线路电压波形信号及行波电流检测信号时，由于电压波形的周期为20ms，而行波的长度更小，所以电压波形的极值时刻的数量级需要精确到ms级别；同时由于行波的长度非常短，为了保证算法的准确性，行波的触发时刻也需要精确到ms级。输电线路电压波形信号和行波信号的精确获取为现有技术。

由于行波信号的长度非常短，大约只有0.4ms左右，当行波信号在输电线路电压的波峰或者波谷位置发生时，认为该时刻存在隐患放电电流，故本发明将行波电流的触发时刻限制在输电线路电压信号的波峰或波谷时刻的邻域δ中，δ取1，则检验公式为：t_0j∈[t_i-1，t_i+1]，对于任意t_0j，如果满足该检验公式，那么认为在t_i位置处存在隐患电流，反之不满足该检验公式，则不存在隐患电流。

步骤一中，各电压极值处的绝对时刻t_1i包括从输电线路电压波形信号中直接获取的第一个极值处的绝对时刻t₁，以及根据以下公式(1)：

$t_i=t_{i-1}+\frac{1}{2}{t}_{s1},i=\{2,3,\mathrm{...},n\}---\left(1\right)$

或公式(2)

$t_i=t_1+k*\frac{1}{2}{t}_{s1},k=i-1---\left(2\right)$

计算得到的其它极值处的绝对时刻。

图3所示的实施例中，检测过程利用公式(2)获取第一个极值外其它极值处的触发绝对时刻，进而判断。

参考图3，本实施例针对行波电流的第一个触发时刻t₀₁的监测判别过程参考步骤三，具体包括以下步骤：

3.1)令j＝1，获取第一个行波电流的触发时刻t₀₁；令i＝1，获取输电线路电压波形中的第一个极值时刻点t₁；

判断t₀₁∈[t₁-δ，t₁+δ]是否成立，若成立，则判断为当前第一个极值处存在隐患放电电流；若不成立则转至3.2)；

3.2)令i＝i+1，判断i>n是否成立，若成立则判断为，第一个行波电流信号对整条输电线路的电压信号不造成隐患放电电流，然后转至步骤3.4)；若不成立则转至步骤3.3)；

3.3)判断当前t₀₁∈[t_i-δ，t_i+δ]是否成立，若成立则判断为当前t_i对应的极值处存在隐患放电电流；若不成立则转至步骤3.2)；

3.4)对于其余行波电流的触发时刻，参照t₀₁的检测判别方法，分别根据检测判别公式t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]进行判断，即对于任意t_0j，分别使得i的初始值为1，进行t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]公式的检测判别，进而得到存在隐患放电电流的输电线路电压极值位置；若所有行波电流的触发时刻皆不符合检测判别公式t_0j∈[t_i-δ，t_i+δ]，则判断为整条输电线路的电压信号不存在隐患放电电流。

参考图2，行波电流的第一个触发时刻t₀₁位于输电线路电压波形的第一个波峰时刻的邻域内，则该行波电流使得输电线路电压波形在第一个波峰时刻存在隐患放电电流。行波电流的第j个触发时刻t_0j不在输电线路电压波形的第三个波峰时刻或其它极值时刻的邻域内，则该行波电流不会对整条输电线路造成隐患放电电流，判断为其它杂波干扰波形，可予以剔除。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。