配網(wǎng)行波故障預(yù)警與定位裝置的預(yù)處理算法

今天江蘇宇拓電力科技來(lái)跟大家聊一聊配網(wǎng)行波故障預(yù)警與定位裝置的預(yù)處理算法。

摘要

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，配網(wǎng)行波故障預(yù)警與定位裝置在電力系統(tǒng)中扮演著越來(lái)越重要的角色。為了提高故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和定位的精確度，本文提出了一種新的預(yù)處理算法，該算法能夠有效濾除噪聲干擾，提取出有用的行波信號(hào)，為后續(xù)的故障預(yù)警與定位提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1. 引言

配網(wǎng)行波故障預(yù)警與定位裝置是智能電網(wǎng)中不可或缺的一部分。準(zhǔn)確的故障預(yù)警和快速的故障定位對(duì)于保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、減少停電時(shí)間以及提高供電可靠性至關(guān)重要。然而，實(shí)際運(yùn)行中，配電網(wǎng)的復(fù)雜性以及各種噪聲干擾使得行波信號(hào)的提取和分析變得十分困難。因此，開(kāi)發(fā)一種有效的預(yù)處理算法對(duì)于提高整個(gè)裝置的性能至關(guān)重要。

2. 預(yù)處理算法設(shè)計(jì)

2.1 信號(hào)采集

首先，通過(guò)高精度的電流互感器和電壓互感器采集配網(wǎng)中的電流和電壓信號(hào)。采集得到的模擬信號(hào)通過(guò)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理。

2.2 噪聲抑制

配電網(wǎng)中存在多種噪聲源，如電磁干擾、開(kāi)關(guān)操作等。為了提高信號(hào)質(zhì)量，采用小波變換對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行多尺度分解，將信號(hào)分解為不同頻率的子帶。通過(guò)分析各子帶信號(hào)的能量分布，可以識(shí)別并抑制噪聲成分。

2.3 行波信號(hào)提取

行波信號(hào)通常表現(xiàn)為高頻信號(hào)，因此，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器來(lái)提取特定頻率范圍內(nèi)的行波信號(hào)。濾波器的參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際配網(wǎng)的特性進(jìn)行調(diào)整，以確保有效提取行波信號(hào)。

2.4 特征提取

為了便于后續(xù)的故障預(yù)警與定位，需要從提取的行波信號(hào)中提取出有用的特征。這些特征包括但不限于行波到達(dá)時(shí)間、波形特征、能量特征等。通過(guò)這些特征，可以構(gòu)建一個(gè)特征向量，用于訓(xùn)練和應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

3. 故障預(yù)警與定位

3.1 故障預(yù)警

基于提取的行波特征，可以構(gòu)建一個(gè)分類器來(lái)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。分類器可以采用支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)算法。通過(guò)訓(xùn)練分類器識(shí)別正常運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)即將發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)警。

3.2 故障定位

故障定位通常依賴于行波到達(dá)不同檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差。通過(guò)精確測(cè)量行波信號(hào)到達(dá)不同位置的時(shí)間，結(jié)合配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以計(jì)算出故障點(diǎn)的位置。為了提高定位精度，可以采用多點(diǎn)同步測(cè)量和時(shí)間差定位算法。

4. 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證所提出的預(yù)處理算法的有效性，本文在實(shí)際配網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該預(yù)處理算法能夠有效濾除噪聲干擾，準(zhǔn)確提取行波信號(hào)，并且在故障預(yù)警和定位方面具有較高的準(zhǔn)確率和可靠性。

5. 結(jié)論

本文提出的配網(wǎng)行波故障預(yù)警與定位裝置的預(yù)處理算法，通過(guò)噪聲抑制、行波信號(hào)提取和特征提取等步驟，顯著提高了故障檢測(cè)和定位的性能。未來(lái)的工作將集中在進(jìn)一步優(yōu)化算法參數(shù)，以及在更大規(guī)模的配電網(wǎng)中驗(yàn)證算法的普適性和魯棒性。