专利摘要

本发明涉及一种基于滤波特性的波头查找方法，其在分析典型雷击、非雷击故障行波电流主波频谱分布特征的基础上，对故障行波电流进行预处理后，采用数学形态学分析，基于故障行波电流的主波频谱分布特征，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来；通过计算故障行波电流波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减程度，删除硬件噪声造成的过查找波头，正确提取故障行波电流中表征故障点信息的波头。本发明方法可很大程度上避免波头的误查找和漏查找，一定程度上抑制过查找。

权利要求

1.一种基于滤波特性的波头查找方法，其特征在于，包括以下步骤：

分析典型雷击、非雷击故障行波电流，确定故障行波电流的主波频谱分布范围；

对故障行波电流进行预处理，剔除硬件噪声干扰；

采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来；

通过计算行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减程度，删除过查找波头，正确提取故障行波电流中表征故障点信息的波头。

2.根据权利要求1所述的基于滤波特性的波头查找方法，其特征在于，在所述分析典型雷击、非雷击故障行波电流，确定故障行波电流的主波频谱分布范围的步骤中，对典型故障行波电流进行频谱分析，基于行波电流波尾特征和巡线反馈结果将故障分为雷击和非雷击故障，分别准确获得雷击和非雷击故障行波电流的主波频谱分布范围。

3.根据权利要求1所述的基于滤波特性的波头查找方法，其特征在于，在所述采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来的步骤中，不同故障行波电流的主波频谱分布范围确定方法是：典型雷击故障行波电流主波一般为触发点后的第一个极值点，主波频率特征表现为该极值点前后的转折点间的时间长度；典型非雷击故障行波电流的主波在波形图谱中表现为陡峭并且呈现幅值较大的极值点。

4.根据权利要求1所述的基于滤波特性的波头查找方法，其特征在于，在所述采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来的步骤中，采用数学形态学实现波头查找方法为：首先由主波峰值点前后的转折点间的时间长度作为一维结构元素的长度，然后由数学形态学的开、闭运算的平均值来求取行波中与主波频率特征相同的极值点，实现波头从故障行波电流中完整提取出来。

5.根据权利要求1所述的基于滤波特性的波头查找方法，其特征在于，在所述通过计算行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减程度，删除过查找波头，正确提取故障行波电流中表征故障点信息的波头步骤中，删除过查找波头的方法是：行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减不超过经验阈值且该波头所占时域长度的两倍不小于主波所占时域长度，则为正确波头，否则为过查找波头。

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路故障定位的相关领域，更具体地说，涉及一种基于滤波特性的波头查找方法。

背景技术

行波波头到达时刻的确定是进行输电线路故障定位的关键，是保证输电线路安全经济运行的前提。通过输电线路智能故障监测系统获得的故障行波波形，由于监测设备内部存在电磁干扰及其工作环境的复杂性和多变性，目前测得的故障行波往往含有大量的噪声干扰，造成行波波头的查找出现误定位、漏定位或过定位等现象时有发生，从而对输电线路故障定位造成了很大的困难，是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于滤波特性的波头查找方法，可以保留故障行波中故障特征的频率特征，弱化或消除噪声干扰所在范围的频率特征，可很大程度上避免波头的误查找和漏查找，一定程度上抑制过查找。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于滤波特性的波头查找方法，包括以下步骤：

分析典型雷击、非雷击故障行波电流，确定故障行波电流的主波频谱分布范围；

对故障行波电流进行预处理，剔除硬件噪声干扰；

采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来；

通过计算行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减程度，删除过查找波头，正确提取故障行波电流中表征故障点信息的波头。

上述方案中，在所述分析典型雷击、非雷击故障行波电流，确定故障行波电流的主波频谱分布范围的步骤中，对典型故障行波电流进行频谱分析，基于行波电流波尾特征和巡线反馈结果将故障分为雷击和非雷击故障，分别准确获得雷击和非雷击故障行波电流的主波频谱分布范围。

上述方案中，在所述采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来的步骤中，不同故障行波电流的主波频谱分布范围确定方法是：典型雷击故障行波电流主波一般为触发点后的第一个极值点，主波频率特征表现为该极值点前后的转折点间的时间长度；典型非雷击故障行波电流的主波在波形图谱中表现为陡峭并且呈现幅值较大的极值点。

上述方案中，在所述采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来的步骤中，采用数学形态学实现波头查找方法为：首先由主波峰值点前后的转折点间的时间长度作为一维结构元素的长度，然后由数学形态学的开、闭运算的平均值来求取行波中与主波频率特征相同的极值点，实现波头从故障行波电流中完整提取出来。

上述方案中，在所述通过计算行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减程度，删除过查找波头，正确提取故障行波电流中表征故障点信息的波头步骤中，删除过查找波头的方法是：行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减不超过经验阈值且该波头所占时域长度的两倍不小于主波所占时域长度，则为正确波头，否则为过查找波头。

实施本发明的基于滤波特性的波头查找方法，具有以下有益效果：

本发明基于行波中故障频率特征，采用数学形态学分析进行滤波，保留故障行波中故障特征的频率特征，弱化或消除噪声干扰所在范围的频率特征，可很大程度上避免波头达到时刻的误定位和漏定位，一定程度上抑制过定位，提高输电线路故障定位的准确度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基于滤波特性的波头查找方法的流程图；

图2是典型雷击故障行波波形；

图3是基于小波奇异性分析查找波头的效果图；

图4是基于滤波特性查找波头的效果图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明提出一种基于滤波特性的波头查找方法，通过对典型故障行波进行频谱分析，获得行波的故障特征所在频率分布，采用数学形态学分析，构造表征故障特征的频率特征的一维结构元素，保留故障特征，弱化或消除噪声干扰所在范围的频率特征。由于本发明是基于滤波特性的查找方法，对不同故障类型的故障特征频率的确定是非常重要的，需要通过大量典型故障行波进行频谱分析。数学形态学分析中的一维结构元素长度决定了滤波效果，故对一维结构元素长度的推算采用几何方法搜寻高最大下的极值点前后长度作为一维结构元素长度的参考值。

如图1所示，本发明基于滤波特性的波头查找方法包括以下步骤：

分析典型雷击、非雷击故障行波电流，确定故障行波电流的主波频谱分布范围，其具体包括：

基于行波电流波尾特征和巡线反馈结果将故障分为雷击和非雷击故障，分别准确获得雷击和非雷击故障行波电流的主波频谱分布范围。

对输电线路故障监测设备进行测试，确定设备硬件噪声频率范围。对于故障行波电流信号，硬件噪声属于甚高频信号，同时较之行波电流主波和波头属于甚高频干扰，表现为毛刺。

对故障行波电流进行预处理，剔除硬件噪声干扰，其具体包括：

对故障行波进行预处理，通过低通无相移滤波，保留故障行波电流的频率上限，即剔除硬件噪声干扰。

采用数学形态学分析，根据故障行波电流的主波频谱分布范围，确定数学形态学结构元素在时域上的时间长度，经过一系列的数学形态学运算，将波头从故障行波电流中完整提取出来，其具体包括：

1)典型雷击故障行波电流主波一般为触发点后的第一个极值点，主波频率特征表现为该极值点前后的转折点间的时间长度；典型非雷击故障行波电流的主波在波形图谱中表现为陡峭并且呈现幅值较大的极值点；

2)故障行波电流的主波频率特征表现在时域上为主波峰值点前后的转折点间的时间长度，即为从数学形态学上进行滤波作用的一维结构元素的长度；

3)采用数学形态学的开、闭运算的平均值来求取行波中与主波频率特征相同的极值点，同时弱化与主波频率特征不同的极值点，从而实现波头的正确提取。

通过计算行波波头在数学形态学运算前后的电流幅值衰减程度，删除过查找波头，正确提取故障行波电流中表征故障点信息的波头，其具体包括：

1)针对不同的故障类型，设定不同的电流幅值衰减阈值比，记为fvpt，同时设定表征主波频率特征的时域长度的下限值LEN。

2)对于故障行波波形，计算代表波头所在位置的极值点在行波中的电流幅值fExtre；代表数学形态运算后的极值点的电流幅值fm，代表极值点附近的前后转折点到该极值点的较小距离mLEN。

若同时满足以下两个条件，则认为该波头为正确查找波头，否则为过查找波头，应当删除。

①|fExtre|/|fm|＞fvpt；

②2×mLEN＞LEN。

在所示实施例中，图2为进行波头查找的对象—雷击行波电流波形，该波形存在一定的罗氏线圈失真和硬件噪声，若要实现故障定位原理，首先应当准确查找出图2中的1、2、3波头。图3为采用基于小波奇异性分析查找波头的效果图，发现该图不能将3波头进行准确查找，出现漏查找现象，且存在大量的过查找波头。图4是基于滤波特性查找波头的效果图，对比图3和图4发现：基于滤波特性查找波头的效果可克服漏查找状况并抑制过查找现象。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

一种基于滤波特性的波头查找方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。