关于或在定位在功率传输管道中的故障中的改进的制作方法

此发明涉及确定功率传输管道中的故障定位的方法。

背景技术：

功率传输网络内故障的精确定位为网络运营商节省时间和资源。

线搜索，即功率传输管道的目视检查，是代价高的并且可能是无结果的。除此之外，在地下缆线的情况中，线搜索甚至可能不能实行。

因此趋向于转而使用故障定位的两种其它方法，即所谓的基于阻抗的方法及所谓的基于行波（travellingwave）的方法。基于行波的方法通常被认为是更精确的。

技术实现要素：

根据本发明的第一实施例，提供了一种确定功率传输管道中的故障定位的方法，该方法包括以下步骤：

（a）以原始采样频率对通过功率传输管道传播的信号进行采样，以建立包含多个采样的信号特性的第一数据集；

（b）对第一数据集进行插值以建立包含增加数量的信号特性的第二数据集，由此第二数据集具有比原始采样频率更高的等价采样频率；

（c）对第二数据集内的故障波信号进行标识；以及

（d）利用故障波信号的传播特性来确定功率传输管道内的故障波信号的起源。

以比第二数据集的等价采样频率更低的原始采样频率对通过功率传输管道行进的信号进行采样的能力降低了所需的采样设备的成本，并且因此有助于降低相关联的故障定位器设备的整体成本。

同时，对第一数据集进行插值以建立带有比原始采样频率更高的等价采样频率的第二数据集（即与第一数据集相比带有更高分辨率的第二数据集）的步骤有助于确保本发明能够确定具有与更昂贵的故障定位器组件相同的精确程度的故障定位，所述更昂贵的故障定位器组件配置成以高得多的采样频率进行采样。

优选地，以原始采样频率对通过功率传输管道传播的信号进行采样的步骤（a）包含过滤第一数据集。

可选地，过滤第一数据集包含将带通滤波器（bandpassfilter）应用于以下项之一：

信号；或者

第一数据集。

此类过滤有利地有助于将第一数据集聚焦在故障波信号的可能信号特性上，所述故障波信号的可能信号特性在功率传输管道中发生故障时出现。

带通滤波器可具有在2khz和10khz之间的频率下限。

此类频率下限帮助从第一数据集中移除低频率分量并且有助于确保故障波信号的精确和有效捕获。

带通滤波器可具有不大于原始采样频率的一半的频率上限。

具有此类频率上限有助于防止由第一数据集表示的信号的混叠，即扭曲。

在本发明的优选方法中，其中步骤（a）包含以原始采样频率对通过配置成在多相功率传输网络内传递功率的功率传输管道的多个相管道的对应一个来传播的相应相信号的每个进行采样，以建立包含多个样本相信号特性的多个单独相数据集，所述方法此后包含将多个单独相数据集转换成指示所述单独相数据集的单个第一数据集。

可选地，将多个单独相数据集转换成单个第一数据集包含将相数据集转换成模态域。

优选地，到模态域的转换发生所用的方式取决于相对于相管道的一个或多个而出现的故障的性质。

本发明的方法的前述步骤有益地帮助将本发明的方法应用于多相功率传输网络内的功率传输管道。

在本发明的方法的另一个优选实施例中，对第一数据集进行插值以建立包含增加数量的信号特性的第二数据集的步骤（b）使得第二数据集具有是原始采样频率的至少五倍高的等价采样频率。

第一数据集的此类插值有助于确保由实行信号采样的所述或者每个设备项目所需的采样能力的值得的降低，并且因此有助于确保所述或者每个所述设备项目的资本设备成本的相称降低。

对第二数据集内的故障波信号进行标识的步骤（c）可包含当第二数据集内的信号特性超过故障阈值时进行标识。

此类步骤是容易可重复的并且可靠地标识故障波信号。

可选地，当第二数据集内的信号特性超过故障阈值时进行标识包含确立故障阈值被超过所在的时间。

前述步骤有用地建立了数据，所述数据允许距离的随后确定，所述距离标识功率传输管道内故障的定位。

在本发明的仍有另外的优选实施例中，利用故障波信号的传播特性来确定功率传输管道内故障波信号的起源的步骤（d）包含：

在传输管道的本地端和传输管道的远程端的每端处实行步骤（a）至（c），以由此确立在所述本地和远程端的每端处对应故障阈值被超过所在的相应时间；以及此后；

根据以下等式确定故障距本地端的距离：

其中，

m是故障具本地端的距离；

l是功率传输管道的总长度；

tl是在本地端处故障阈值被超过所在的时间；

tr是在远程端处故障阈值被超过所在的时间；以及

v是故障波信号的传播速度。

此类步骤合意地利用可用的数据以精确地和可靠地确定故障距功率传输管道的本地端的距离，即在功率传输管道内的故障定位。

附图说明

现在接下来是本发明的优选实施例的简要描述，作为非限制性示例，对以下附图作出参考，附图中：

图1示出功率传输管道的示意性视图；

图2示意性示出根据本发明的第一实施例，在图1示出的功率传输管道中，确定故障定位的方法中的原理步骤；

图3示出在图2中示出的方法内第一数据集上相应迭代的影响；以及

图4（a）和4（b）示意性示出图2中示出的方法内当信号特性超过故障阈值时进行标识的步骤。

具体实施方式

图1中示意性示出了示例功率传输管道10，其形成多相功率传输网络12的一部分。

在示出的示例中，功率传输管道10是高架传输线14，其包含三相管道，即三相线14a、14b、14c，所述三相线的每个对应于功率传输网络12的相应相a、b、c。

本发明的方法等同地可适用于采用例如地下传输缆线的形式和/或包含少于或多于三相管道的功率传输管道。

功率传输管道10，即相应的相线14a、14b、14c在本地端16和远程端18之间延伸。

根据本发明的第一实施例，确定示例功率传输管道10内的故障定位（即故障20相对于相应的相线14a、14b、14c的一个或多个相线的定位）的方法包含如图2中示意性示出的以下的原理步骤：

（a）以原始采样频率对通过功率传输管道10传播的信号进行采样以建立第一数据集，其包含多个采样的信号特性；

（b）对第一数据集进行插值以建立包含增加数量的信号特性的第二数据集，由此第二数据集具有比原始采样频率更高的等价采样频率；

（c）对第二数据集内的故障波信号进行标识；以及

（d）利用故障波信号的传播特性来确定功率传输管道10内的故障波信号的起源。

更具体地，对通过功率传输管道10传播的信号进行采样包含首先测量每个相线14a、14b、14c内相应的电流信号ia（t）、ib（t）、ic（t）。此类测量可例如由变流器（未示出）来实行。

本发明的其它实施例中，对通过功率传输管道传播的信号进行采样可转而包含测量所述或者每个相线、管道或缆线内的一个或多个相应的电压信号。

返回到图2中示意性示出的方法的实施例，采样步骤（a）也包含将带通滤波器应用于每个电流信号ia（t）、ib（t）、ic（t）。

带通滤波器具有10khz的频率下限，尽管在本发明的其它实施例中频率下限可位于2khz和10khz之间。

带通滤波器的上频率（upperfrequency）优选地不大于原始采样频率的一半。原始采样频率优选地不小于96khz并且在描述的实施例中作为示例是100khz，尽管在本发明的其它实施例中其可以变化。

仍更优选地，以上本文中描述的本发明的实施例中，带通滤波器的上频率是原始采样频率的四分之一，即，是25khz。

在相应的电流信号ia（t）、ib（t）、ic（t）的此类过滤之后，模数（analoguetodigital）采样模块获得在原始采样频率（例如100khz）的所述电流信号ia（t）、ib（t）、ic（t）的样本，以建立三个单独的对应的相数据集ia、ib、ic，其每个包含多个样本相电流信号特性。

所述方法的步骤（a）然后还包含将单独相数据集ia、ib、ic转换成单个第一数据集itr（n），其指示所述单独相数据集ia、ib、ic。

到单个第一数据集itr（n）的此类转换包含将相数据集ia、ib、ic转换成模态域，并且更具体地，所述转换发生所用的方式取决于相对于相管道的一个或多个（即相对于相线14a、14b、14c的一个或多个）而出现的故障20的性质。

如果故障20出现：

在相a相线14a和地之间（如图1中作为示例示出的），则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=2*ia-ib-ic；

在相b相线14b和地之间，则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=2*ib-ic-ia；

在相c相线14c和地之间，则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=2*ic-ia-ib；

在相a相线14a和相b相线14b之间（无论接地或者未接地），则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=ia-ib；

在相b相线14b和相c相线14c之间（无论接地或者未接地），则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=ib-ic；

在相c相线14c和相a相线14a之间（无论接地或者未接地），则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=ic-ia；以及

在所有相线14a、14b、14c之间（无论接地或者未接地），则单个第一数据集itr（n）由以下等式给出：

itr（n）=2*ia-ib-ic；

在本发明的方法的其它实施例中，无论是否是从多个单独相数据集所转换的，第一数据集可以转而通过首先对信号进行采样（例如在适当时使用变流器或变压器）并且然后将带通滤波器应用于采样的信号特性来过滤。

在如本文中以上描述的步骤（a）之后，本发明的第一实施例方法的步骤（b）包含对第一数据集itr（n）进行插值以建立包含增加数量的信号特性的第二数据集itrh（n），使得第二数据集itrh（n）具有是原始采样频率的至少五倍高的等价采样频率。

作为示例，第一数据集itr（n）被插值以使得其具有1.6mhz的等价采样频率，其是100hz的原始采样频率的十六倍高。

第一数据集itr（n）可被插值所用的一种方式是使用m阶样条插值（splineinterpolation），但是在本发明的范畴内其它技术也是可能的。

此类插值包含为样条函数选择适当的阶，并且然后使用以下方程来计算用于插值的系数，

其中，

m=1、2、3或4、…；以及

例如，如果我们选择m=5，则用于插值的系数是：

p（0）=1/16；

p（1）=5/16；

p（2）=10/16；

p（3）=10/16；

p（4）=5/16；以及

p（5）=1/16。

一旦用于插值的系数已经被建立，则插值根据以下等式来实行：

换言之，在信号特性的第一数据集itr（n）上运算卷积，其中系数在相应的迭代之间的插入零，即如图3中示出的。

此后，插值步骤被重复，直到达成期望的等价采样频率。例如，针对100khz的原始采样频率，在一个插值步骤之后等价采样频率将是200khz、在两个插值步骤之后是400khz、在三个插值步骤之后是800khz、并且在四个插值步骤之后是1.6mhz。

本发明的第一实施例的步骤（c），即对第二数据集itrh（n）内的故障波信号22进行标识的步骤，包含当第二数据集itrh（n）内的信号特性超过故障阈值24时进行标识。优选地，故障阈值24被选择成比对应的峰值信号特性28l、28r的5%值26l、26r大。

另外，当第二数据集itrh（n）内的信号特性超过故障阈值24时进行标识还包含确立故障阈值24被超过的时间tl、tr，即故障波信号22在相线14a、14b、14c的相应的本地或者远程端16、18处被接收所在的时间tl、tr，如图4（a）中相对于本地端16以及图4（b）中相对于远程端18示意性示出的。

此后利用故障波信号22的传播特性来确定功率传输管道10内的故障波信号22的起源、即确定故障20的定位的步骤（d）包含

在传输管道10的本地端16和远程端18的每端处实行步骤（a）至（c），以由此确立对应的故障阈值24在所述本地和远程端16、18的每端的对应端处被超过所在的相应时间tl、tr；并且此后根据以下等式来确定故障20距本地端16的距离：

其中，

m是故障20距本地端16的距离；

l是功率传输管道10的总长度；以及

v是故障波信号22的传播速度。

利用故障波信号22的传播特性来确定功率传输管道10内的故障波信号22的起源、即确定故障20的定位的其它方式在本发明的范畴内也是可能的。