一种用于高压GIL设备的故障单端精确定位方法和系统与流程

本发明涉及电气设备技术领域，具体而言，涉及一种用于高压gil设备的故障单端精确定位方法和系统。

背景技术：

气体绝缘输电线路(英文名：gas-insulatedtransmissionlines，简称：gil)是一种采用高压气体与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输装备。gil设备传输容量大、单位损耗低、受环境影响小、运行可靠性高，广泛应用于大型水电站、核电站的电能送出场合，以及江河跨越和高山穿越等复杂输电通道。

在高压gil设备运行过程中，由于内部潜伏性绝缘缺陷，常引发绝缘击穿故障。高压gil一旦发生绝缘击穿，输电通道被阻断将严重影响发电站的电力输出，威胁大电网安全稳定。因此，高压gil设备发生绝缘击穿故障之后，需快速精确定位故障位置，便于及时指定抢修方案，缩短停电时间。

但是gil设备由于全封闭，故障位置不便快速定位。由于gil长度较长，通常超过500米，气室距离长而且数量多，采用常规的气体分解产物检测法定位故障气室，所需时间成本太大，而且可能无法检测出故障气室。

因此，设计一种针对高压gil设备的故障快速精确定位的方法和系统，能够快速、便捷、精准地确定高压gil设备的故障点，这是目前急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的包括能够快速、便捷、精准地确定高压gil设备的故障点。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种用于高压gil设备的故障单端精确定位方法，用于高压gil设备的故障单端精确定位方法包括：

检测gil设备的故障点产生的暂态电压；

根据暂态电压，获取暂态电压从故障点传播至出线端的时长；

根据时长，得出故障点的位置。

在可选的实施方式中，根据暂态电压，获取暂态电压从故障点传播至出线端的时长的步骤包括：

根据暂态电压、得出暂态电压波形u(t)；

对暂态电压波形u(t)进行连续小波变换、得出小波系数累积特征曲线p(t)，根据小波系数累积特征曲线p(t)，提取电压行波特征时刻；

根据电压行波特征时刻、得出暂态电压从故障点传播至出线端的时长。

在可选的实施方式中，对暂态电压波形u(t)进行连续小波变换、得出小波系数累积特征曲线p(t)的计算公式为：

其中，cwt(f,t)为连续小波变换系数，f1为截止频率。

在可选的实施方式中，连续小波变换系数cwt(f,t)的计算公式为：

其中，为haar函数。

在可选的实施方式中，根据电压行波特征时刻、得出暂态电压从故障点传播至出线端的时长的计算公式为：

其中，t为暂态电压从故障点传播至出线端的时长，t1为小波系数累积特征曲线p(t)中第一大的局部极值点p(1)对应的行波特征时刻，t3为小波系数累积特征曲线p(t)中第三大的局部极值点p(3)对应的行波特征时刻。

在可选的实施方式中，根据时长，得出故障点的位置的计算公式为：

l＝t×v；

其中，l故障点与出线端的相隔的距离，v为电磁波在gil设备中的传播速度。

第二方面，本发明实施例提供一种用于高压gil设备的故障单端精确定位系统，所述用于高压gil设备的故障单端精确定位系统包括：

超宽频电压传感器，用于安装在gil设备的出线端，并检测所述gil设备的故障点产生的暂态电压；

服务器，与所述超宽频电压传感器连接，用于根据所述暂态电压，获取所述暂态电压从所述故障点传播至所述出线端的时长，并根据所述时长得出所述故障点的位置。

本发明实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位方法和系统的有益效果：

通过检测gil设备的故障点产生的暂态电压，利用波形特征分析，获取暂态电压从故障点传播至出线端的时长，并根据时长得出故障点的位置，能够快速、便捷、精准地确定高压gil设备的故障点，可实现十米级故障单端精确定位，为缩短gil设备绝缘故障抢修时间，提高gil设备故障处理效率，保障供电可靠性具有重大意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位系统的组成框图；

图2为本发明实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位方法运用的第一种场景图；

图3为本发明实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位方法运用的第二种场景图；

图4为本发明实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位方法的流程图；

图5为获取暂态电压从故障点传播至出线端的时长的流程图；

图6为gil设备的故障点产生的暂态电压形成的暂态电压波形u(t)；

图7为暂态电压波形u(t)进行连续小波变换得出的小波系数累积特征曲线p(t)。

图标：100-用于高压gil设备的故障单端精确定位系统；110-超宽频电压传感器；120-服务器；200-gil设备；210-出线端；220-故障点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种用于高压gil设备的故障单端精确定位系统100，用于高压gil设备的故障单端精确定位系统100包括超宽频电压传感器110和服务器120。超宽频电压传感器110与服务器120电连接。

请参阅图2和图3，超宽频电压传感器110用于安装在gil设备200的出线端210，具体的，超宽频电压传感器110与gil设备200的出线端210的距离优选小于或等于15m。超宽频电压传感器110还用于检测gil设备200的故障点220产生的暂态电压。

服务器120用于根据暂态电压，获取暂态电压从故障点220传播至出线端210的时长，并根据时长得出故障点220的位置，图3和图4故障点220的位置距离出线端210的长度为l，通过本实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位系统100可以快速、便捷、精准地得出l的大小，从而得出故障点220的位置，为缩短gil设备200绝缘故障抢修时间，提高gil设备200故障处理效率，保障供电可靠性具有重大意义。

具体的，超宽频电压传感器110的有效频带的范围为：2hz～200mhz，超宽频电压传感器110的采样率大于或等于250ms/s，超宽频电压传感器110的采样模拟带宽大于或等于100mhz。超宽频电压传感器110针对单次触发的记录长度不低于150us。

服务器120用于根据暂态电压、得出暂态电压波形u(t)，再对暂态电压波形u(t)进行连续小波变换、得出小波系数累积特征曲线p(t)，再根据小波系数累积特征曲线p(t)提取电压行波特征时刻，再根据电压行波特征时刻、得出暂态电压从故障点220传播至出线端210的时长，并根据时长得出故障点220的位置。

也就是说，服务器120存储有对应用于高压gil设备的故障单端精确定位方法的程序，服务器120提取该程序可以执行用于高压gil设备的故障单端精确定位方法。请参阅图4，用于高压gil设备的故障单端精确定位方法具体包括以下步骤：

s1：检测gil设备的故障点产生的暂态电压。

具体的，采用超宽频电压传感器110检测gil设备200的故障点220产生的暂态电压，并发送至服务器120。

s2：请参阅图5，根据暂态电压，获取暂态电压从故障点传播至出线端的时长，具体包括以下步骤：

s21：根据暂态电压、得出暂态电压波形u(t)。

具体的，采用超宽频电压传感器110检测gil设备200的故障点220产生的暂态电压，并利用服务器120根据暂态电压、得出暂态电压波形u(t)。gil设备200的故障点220产生的暂态电压形成的暂态电压波形u(t)的一般形式如图6所示。

s22：对暂态电压波形u(t)进行连续小波变换、得出小波系数累积特征曲线p(t)。

其中，对暂态电压波形u(t)进行连续小波变换、得出小波系数累积特征曲线p(t)的计算公式为：

其中，cwt(f,t)为连续小波变换系数，f1为截止频率。

上式中，连续小波变换系数cwt(f,t)的计算公式为：

其中，为haar函数。

通过s22后得到的小波系数累积特征曲线p(t)如图7所示。

s23：根据小波系数累积特征曲线p(t)，提取电压行波特征时刻。

请参阅图7，首先，根据小波系数累积特征曲线p(t)，确定小波系数累积特征曲线p(t)中第一大的局部极值点p(1)、第二大的局部极值点p(2)和第三大的局部极值点p(3)；

然后，提取p(1)、p(2)和p(3)，并确定p(1)、p(2)和p(3)各自对应的行波特征时刻t1、行波特征时刻t2和行波特征时刻t3。

s24：根据电压行波特征时刻、得出暂态电压从故障点传播至出线端的时长。

其中，根据电压行波特征时刻、得出暂态电压从故障点220传播至出线端210的时长的计算公式为：

上式中，t为暂态电压从故障点220传播至出线端210的时长，t1为小波系数累积特征曲线p(t)中第一大的局部极值点p(1)对应的行波特征时刻，t3为小波系数累积特征曲线p(t)中第三大的局部极值点p(3)对应的行波特征时刻。

s3：根据时长，得出故障点的位置。

其中，根据时长，得出故障点220的位置的计算公式为：

l＝t×v；

其中，l故障点220与出线端210的相隔的距离，v为电磁波在gil设备200中的传播速度。结合电磁波在gil中的传播速度，本实施例中，v的取值可以是294m/us。

本实施例提供的用于高压gil设备的故障单端精确定位系统100和方法的有益效果：

通过检测gil设备200的故障点220产生的暂态电压，利用波形特征分析，获取暂态电压从故障点220传播至出线端210的时长，并根据时长得出故障点220的位置，能够快速、便捷、精准地确定高压gil设备200的故障点220，可实现十米级故障单端精确定位，为缩短gil设备200绝缘故障抢修时间，提高gil设备200故障处理效率，保障供电可靠性具有重大意义。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。