一种基于滤波特性的波头查找方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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:
[0005]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；
[0006]对故障行波电流进行预处理，剔除硬件噪声干扰；
[0007]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；
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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:
[0014]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】
[0015]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0016]图1是本发明基于滤波特性的波头查找方法的流程图；
[0017]图2是典型雷击故障行波波形；
[0018]图3是基于小波奇异性分析查找波头的效果图；
[0019]图4是基于滤波特性查找波头的效果图。
【具体实施方式】
[0020]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】。
[0021]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。
[0022]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:
[0023]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:
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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:
[0027]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。
[0028]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