一种基于S变换的输电线路故障行波波头精确定位方法

摘要

本发明涉及一种基于S变换的输电线路故障行波波头精确定位方法，属电力系统继电保护技术领域。本方法为：对故障行波信号做数据窗截断，对少量关键数据进行S变换，S变换模矩阵表达了行波信号的幅值-时间-频率信息，依据行波波头和噪声在高频段不同频带的表现差异，将噪声影响基本滤除、并初步确定波头所在位置，然后重点考察最高频率点的幅值-时间曲线，其幅值最大值点将对应行波波头变化最剧烈点，即行波波头到达时刻点，并依据原始信号在此点附近的特征为波头打上极性信息。原理分析和仿真数据、工程数据验证表明，该方法对故障行波波头到达时刻标定准确，优于已有方法。

主权项

一种基于S变换的输电线路故障行波波头精确定位方法，使用S变换结果模矩阵实现故障行波信号的高频信息分离，综合利用高频段多个频带的幅值特征准确判断行波波头到达时刻，并结合原始数据波形在波头处的特征得到波头极性信息，其按以下步骤进行：(1)对1MHz采样率的行波信号进行截断，选取故障前后1‑5ms数据时窗；(2)对步骤(1)所选故障前后1‑5ms数据时窗按下式进行S变换： S [ m , n ] = Σ k = 0 N - 1 X [ n + k ] e - 2 π 2 k 2 / n 2 e j 2 πkm / N S [ m , n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] , ( n = 0 ) X [ n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] e - j 2 πkn / N 计算得S变换结果矩阵S[m，n]，其中m对应S变换结果频率点，n对应S变换结果时间点；(3)对步骤(2)所得矩阵S[m，n]各元素取模值，得到S变换模矩阵；(4)选取步骤(3)所得S变换模矩阵较高行，即高频率点为研究分析对象，按式 f n = f s N m 选取不同高频率点幅值‑时间曲线，确定波头对应时刻点范围，其中fs为采样频率，N为采样点数；(5)在步骤(4)对波头位置的初步定位基础上，观察S变换模矩阵的最高频率点的幅值‑时间曲线，其幅值极大值点即对应行波波头的到达时刻，并依据步骤(1)所选故障前后1‑5ms数据时窗在该点附近的特征得到波头的极性信息。