配电网故障位置定位方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及故障检测技术领域，尤其涉及配电网故障位置定位方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.双碳背景下的新型配电系统承担着可靠供电、分布式电源接入和需求响应等多重任务。配电线路支路多、环境复杂导致故障点的查找较为困难。
3.利用行波进行故障定位是当前电力系统中常用技术之一，但是行波故障定位的准确性受故障电流行波波头到达时刻的精确性等因素的影响，由于配电网线路分支较多，行波信号受接地阻抗影响大，很难准确定位配电网中的故障位置。
4.因此，需要一种方法来准确定位配电网中的故障位置。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种配电网故障位置定位方法、装置、设备及介质，以准确定位配电网中的故障位置。
6.根据本发明的一方面，提供了一种配电网故障位置定位方法，所述配电网中预先布置有至少两个行波检测终端，该方法包括：
7.获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；
8.将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；
9.对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；
10.根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。
11.可选的，所述将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数，包括：
12.确定所述故障电流信号的局部极大值和局部极小值；
13.通过三次样条插值函数，将所述局部极大值构造为上包络，将所述局部极小值构造为下包络；
14.基于所述上包络和所述下包络确定平均值曲线；
15.根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，将所述趋势函数和所述imf分量之和作为所述固有模态函数。
16.可选的，所述根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，包括：
17.根据所述故障电流信号与所述平均值曲线之差确定第一信号残量；
18.当所述第一信号残量满足imf要求时，将所述第一信号残量作为第一imf分量；若所述第一信号残量不满足所述imf要求时，确定所述第一信号残量的平均值曲线之差，直至满足所述imf要求时得到所述第一imf分量；
19.若所述第一信号残量减去所述第一imf分量得到的第二信号残量能够分离出imf分量，则确定第二信号残量的平均值曲线之差，得到第二imf分量，并在所述第二信号残量
中减去所述第二imf分量，直至所述第二信号残量为无法分离出imf分量的所述趋势函数，得到所述故障电流信号对应的至少一个imf分量以及所述趋势函数。
20.可选的，所述对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱，包括：
21.将每个所述imf分量变换到用瞬时频率表征模态；
22.将所述瞬时频率表征模态改写为瞬时频率幅值格式；
23.对所述瞬时频率幅值格式进行希尔伯特变换得到表征瞬时频率幅值谱的希尔伯特谱。
24.可选的，所述根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位，包括：
25.读取每个所述行波检测终端的希尔伯特谱的高频突变时刻；
26.根据所述高频突变时刻确定对应的所述行波检测终端的故障时间，其中所述故障时间表征所述故障电流信号的行波波头到达所述行波检测终端的时间；
27.根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位。
28.可选的，所述根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位，包括：
29.将所述故障时间最短的行波检测终端作为表征基准测量点的基准行波检测终端；
30.确定所述基准行波检测终端与其他所述行波检测终端的定位测距结果；
31.确定所述定位测距结果的最大值对应的目标行波检测终端；
32.基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位。
33.可选的，所述基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位，包括：
34.对以所述基准行波检测终端为起点，以所述目标行波检测终端为终点的路径上的所述定位测距结果的最大值对应的位置作为所述故障位置进行定位。
35.根据本发明的另一方面，提供了一种配电网故障位置定位装置，所述配电网中预先布置有至少两个行波检测终端，该装置包括：
36.故障电流信号获取单元，用于获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；
37.故障电流信号转化单元，用于将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；
38.固有模态函数变换单元，用于对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；
39.希尔伯特谱处理单元，用于根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。
40.根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
41.至少一个处理器；以及
42.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
43.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的配电网故障位置定位方法。
44.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的配电网故障位置定位方法。
45.本发明实施例的技术方案，获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。本发明将希尔伯特黄变换应用于中压配网故障定位中，针对配电线路相对于特高压直流输电线路拥有更多分支的实际，提出了一种结合配网拓扑结构并利用希尔伯特黄变换进行配电网故障定位的方法，解决了配电线路支路多、环境复杂导致故障点的查找较为困难，通过行波故障定位的准确性受故障电流行波波头到达时刻的精确性等因素的影响，能够准确地定位配电网中的故障位置。
46.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
48.图1为本发明实施例一提供的一种配电网故障位置定位方法的流程图；
49.图2为本发明实施例一所适用的一种d型测距方法的原理图；
50.图3为本发明实施例二提供的一种故障电流信号转换方法的流程图；
51.图4为本发明实施例二所适用的一种故障电流信号的示意图；
52.图5为本发明实施例二所适用的一种故障电流的希尔伯特谱的示意图；
53.图6为本发明实施例二所适用的一种分支配网线路结构的示意图；
54.图7为本发明实施例二所适用的一种10kv配网系统构架模型的示意图；
55.图8为本发明实施例二所适用的一种故障电流波形图；
56.图9为本发明实施例二所适用的一种时频谱图的示意图；
57.图10为本发明实施例三提供的一种配电网故障位置定位装置的结构示意图；
58.图11是实现本发明实施例的配电网故障位置定位方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
59.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
60.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于
清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
61.实施例一
62.图1为本发明实施例一提供的一种配电网故障位置定位方法的流程图，本实施例可适用于对配电网中故障点进行定位的情况，该方法可以由配电网故障位置定位装置来执行，该配电网故障位置定位装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该配电网故障位置定位装置可配置于计算机中。所述配电网中预先布置有至少两个行波检测终端。如图1所示，该方法包括：
63.s110、获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号。
64.其中，行波检测终端可以为安装在配电网的电力线路中安装的高速而又时钟同步的故障信息采集终端，用于基于d型双端行波测距原理进行故障点的检测。
65.图2为本发明实施例一所适用的一种d型测距方法的原理图，如图2所示，它是在长度为l的电力线路m、n两端安装高速而又时钟同步的故障信息采集终端，在故障发生时通过监测终端确定故障初始行波到达m、n端信号采集装置的时间，从而进一步开展故障测距计算。假定线路中的f点发生故障后，故障电流行波以速度v传送至m端和n端需要的时间分别为tm和tn，则：
[0066][0067]
其中dm和dn分别为故障点f与到m、n端的距离，经变换求解可得：
[0068][0069]
可见一旦获得故障电流行波抵达m端和n端的时间差和线路长度，即可实现故障点定位。
[0070]
实际配电网络中往往呈现出多分支、环网点运行方式变化的特征，运用以上理论还需要与实时的配网拓扑结构相匹配。
[0071]
s120、将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数。
[0072]
希尔伯特-黄算法主要由两个重点流程组成：经验模态分解(empirical mode decomposition，emd)和希尔伯特变换(hilbert transform)。该方法首先将时序信号被作为的emd算法的输入，emd方法把监测采样信号通过特定方法分解成若干个具有特定频率的固有模态函数imf；经过emd的算法处理过后的固有模态函数再作为希尔伯特变换的输入。
[0073]
s130、对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱。
[0074]
s140、根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。
[0075]
其中，希尔伯特谱为瞬时频谱时序分布图，对故障定位而言，行波信号波头在时频图里呈现为高频突变，可以用瞬时频谱图中第一个频率突变点来确定波头到达监测点的时间，从而对故障位置进行定位。
[0076]
本发明将希尔伯特黄变换应用于中压配网故障定位中，针对配电线路相对于特高
压直流输电线路拥有更多分支的实际，提出了一种结合配网拓扑结构并利用希尔伯特黄变换进行配电网故障定位的方法，解决了配电线路支路多、环境复杂导致故障点的查找较为困难，通过行波故障定位的准确性受故障电流行波波头到达时刻的精确性等因素的影响，能够准确地定位配电网中的故障位置。
[0077]
实施例二
[0078]
图3为本发明实施例二提供的一种故障电流信号转换方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上作进一步解释说明。如图3所示，该方法包括：
[0079]
s310、确定所述故障电流信号的局部极大值和局部极小值。
[0080]
s320、通过三次样条插值函数，将所述局部极大值构造为上包络，将所述局部极小值构造为下包络。
[0081]
s330、基于所述上包络和所述下包络确定平均值曲线。
[0082]
经验模态分解将含有多个振动模式的监测采样信号分解成有限个固有模态函数imf分量及残量。huang将固有模态函数imf定义为一类单分量的频率信号，在每个时刻只有单一频率成分，且满足：信号数据的局部平均值为零且极值点个数与过零点个数必须相等或至多相差一个，因此各个imf分量不会因波形不对称而造成希尔伯特变换后瞬时频率的波动。
[0083]
故障电流信号的行波信号x(t)输入后，首先确定其局部极大值与局部极小值，并利用三次样条插值函数将极大值连接成上包络，同样利用三次样条插值函数根据局部极小值构造下包络，然后基于上、下包络线求得平均值曲线，记为s1(t)。
[0084]
s340、根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，将所述趋势函数和所述imf分量之和作为所述固有模态函数。
[0085]
在本发明实施例中，所述根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，包括：
[0086]
根据所述故障电流信号与所述平均值曲线之差确定第一信号残量；
[0087]
当所述第一信号残量满足imf要求时，将所述第一信号残量作为第一imf分量；若所述第一信号残量不满足所述imf要求时，确定所述第一信号残量的平均值曲线之差，直至满足所述imf要求时得到所述第一imf分量；
[0088]
若所述第一信号残量减去所述第一imf分量得到的第二信号残量能够分离出imf分量，则确定第二信号残量的平均值曲线之差，得到第二imf分量，并在所述第二信号残量中减去所述第二imf分量，直至所述第二信号残量为无法分离出imf分量的所述趋势函数，得到所述故障电流信号对应的至少一个imf分量以及所述趋势函数。
[0089]
其中，在得到平均值曲线s1(t)后，求取残量：
[0090]
w1(t)＝x(t)-s1(t)；
[0091]
若残量w1(t)满足以上的imf要求，则将其作为分离得到的第一个imf分量；若w1(t)不满足imf要求，则把w1(t)作为原始信号按照以上包络线平均值法继续分离，直到满足imf要求，从而得到第一个imf分量imf1(t)。此时的信号残量为：
[0092]
r1(t)＝x(t)-imf1(t)；
[0093]
再对r1(t)重复n次以上过程，逐渐分离出n个imf分量，直到信号残量为一趋势函数无法再继续分离出imf分量。行波信号x(t)可表示为各个imf分量与趋势函数的和：
[0094][0095]
各imf分量分别表示了信号不同特征时间尺度大小成分，由高频到低频主次分解获得。第一个固有模态函数分量imf1(t)是信号的最高频率成分，表征了故障行波的高频暂态信息。
[0096]
在本发明实施例中，所述对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱，包括：
[0097]
将每个所述imf分量变换到用瞬时频率表征模态；
[0098]
将所述瞬时频率表征模态改写为瞬时频率幅值格式；
[0099]
对所述瞬时频率幅值格式进行希尔伯特变换得到表征瞬时频率幅值谱的希尔伯特谱。
[0100]
其中，希尔伯特变换将各个imf分量变换到用瞬时频率表征的模态，从而反映在某一时间段内信号频率与时间的变化关系，其数学表达式为：
[0101][0102]
经过希尔伯特变换后的可得解析信号，并改写为瞬时频率幅值格式，为：
[0103][0104]
由于趋势函数无频率信息，则忽略趋势函数进行希尔伯特变换后得到原信号的瞬时频率幅值谱，也称希尔伯特谱，为：
[0105][0106]
由于瞬时频率是局部性的概念，反映了信号频率随时间的分布情况，时频图中的高频突变点将体现故障行波到达检测点的准确时间。
[0107]
在本发明实施例中，所述根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位，包括：
[0108]
读取每个所述行波检测终端的希尔伯特谱的高频突变时刻；
[0109]
根据所述高频突变时刻确定对应的所述行波检测终端的故障时间，其中所述故障时间表征所述故障电流信号的行波波头到达所述行波检测终端的时间；
[0110]
根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位。
[0111]
其中，希尔伯特黄变换通过经验模态分解法分离出故障行波采样信号的固有模态函数imf，并对固有模态函数中的最高频量(或分离得到的第一个imf)进行希尔伯特变换，得到其瞬时频率的时频图。故障行波波头会在会该时频图中表现为一个高频突变，这个突变点的时间就是故障行波达测量点的准确时间。
[0112]
图4为本发明实施例二所适用的一种故障电流信号的示意图，如图4所示，当10kv配电网某一处发生接地故障时，某测量点的故障电流波形。可见由于叠加了多个频率的振动分量，在电流的信号的时序波形图中很难确定突变时间。图5为本发明实施例二所适用的一种故障电流的希尔伯特谱的示意图，如图5所示，突变点清晰可见，据此能够准确判定行波波头到达时间。
[0113]
在本发明实施例中，所述根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位，包括：
[0114]
将所述故障时间最短的行波检测终端作为表征基准测量点的基准行波检测终端；
[0115]
确定所述基准行波检测终端与其他所述行波检测终端的定位测距结果；
[0116]
确定所述定位测距结果的最大值对应的目标行波检测终端；
[0117]
基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位。
[0118]
其中，在故障发生时，首先对配网中各个监测点的故障波形型号进行希尔伯特黄变换，识别高频突变抵达时间；然后找寻最短行波抵达时间所对应的监测点位置作为故障定位基准点，并据此计算基准点与其他监测点的故障定位测距结果；最后寻找故障定位测距最大值及其对应的监测点并作为故障定位的结论。
[0119]
在本发明实施例中，所述基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位，包括：
[0120]
对以所述基准行波检测终端为起点，以所述目标行波检测终端为终点的路径上的所述定位测距结果的最大值对应的位置作为所述故障位置进行定位。
[0121]
其中，实际配电网络中往往呈现出多分支、环网点运行方式变化的特征，运用以上理论还需要与实时的配网拓扑结构相匹配。图6为本发明实施例二所适用的一种分支配网线路结构的示意图，如图6所示，图6为一个典型辐射状多分支配网线路结构，在源端和末端及其各个支路终点共布置有n个行波检测终端。
[0122]
若支路p(1《p《n)附近的主干馈线上的f1点发生故障，故障行波最先到达终端p，则支路p上的行波检测终端与编号为1至p-1号支路上的各个行波检测终端可通过上述实施例所述的测距方法将故障点定位于f1点；而支路p上的行波检测终端与编号为p+1至n号支路上的各个行波检测终端会通过1.1中的测距方法将故障点定位于支路p与主干馈线的分接点p。最终通过比较以终端p为基准与各个行波检测点的协同测距结果，取最大值即为实际故障点与终端p之间的距离，从而实现定位。
[0123]
若分支线上的f2点发生故障，故障行波最先到达终端p，则支路p上的行波检测终端与编号为1至n号(不包含p自身)支路上的各个行波检测终端都可通过上述实施例所述的测距方法将故障点定位于f2点；若故障发生在分接点p，则上述规律均成立。
[0124]
据此，提炼得到多支路配网中d型多端行波测距方法为：当配电网络发生故障时，记录各个检测终端的故障行波波头到达时间分别为t1，t2，
…
tn，并选取其中的最小值tp为基准测量点，对应的支路编号为p；然后计算终端p与其他终端q(q＝1，2，3，p-1，p+1，
…
，n)联合故障测距结果：
[0125][0126]
其中lp-q为检测终端p、q之间的配电线路距离。最后取各个测距计算结果的最大值max(dp,q)即可知道故障点在检测终端p和q之间距离p的长度，从而实现故障点精确定位。
[0127]
举例来说，图7为本发明实施例二所适用的一种10kv配网系统构架模型的示意图，如图7所示，其中s为馈线始端电源，1为馈线始端的测量点，它与馈线上的第一个分支点a的距离l1＝2km；测量点2到4测量点为部署在该配网中线路中几条分支末端的测量点，距离主
干线路的距离分l2＝1km，l3＝1km，l4＝1.2km；a、b和c为线路中的分支点，d为配网馈线终点，设置测点5；主馈线上各段长度分别为lab＝2km，lbc＝3km，lcd＝2.5km。
[0128]
设定在bc段距离b点1km处发生ab相接地故障，仿真总时长0.1s，故障发生在运行的0.05s处，持续时间0.02s，采样间隔0.1us，行波传播速度取2.94
×
108m/s。图8为本发明实施例二所适用的一种故障电流波形图，如图8所示，给出了测量得到的测量点1-4的a相故障电流波形图，图9为本发明实施例二所适用的一种时频谱图的示意图，如图9所示，图9为进行希尔伯特黄变换得到的最高频分量ifm1的时频谱图。按照本发明实施例中的方法获得故障行波到达5个测量点时间分别为：50017.2us；50013.7us；50007.0us；50011.0us和50015.6us。
[0129]
选取测量点3为参考测量点，计算出测量点3与其它测量点所在线路计算出故障点到测量点3的距离分别为d3,1＝1.0006km；d3,2＝1.0151km；d3,3＝0；d3,4＝2.012km；d3,5＝1.9858km。选取max(d3,q)＝d3,4＝2.012km，故障被定位在监测点3与4之间距离监测点3的2.012km处，亦即bc段距离b点1.012km处，与实际误差12.0m。
[0130]
本发明提出了一种基于故障电流信号希尔伯特黄变换精确提取行波波头到达时间，并采用d型行波测距原理实现对多支路配电网故障进行定位的方法。理论分析和仿真算例表明，希尔伯特黄变换可以很好地分析非线性时域信号，在配电网故障电流数据处理中能够得以较好的运用，可以更明显的反映出故障行波信号的高频特征，从而实现更加准确判断故障位置的效果。
[0131]
实施例三
[0132]
图10为本发明实施例三提供的一种配电网故障位置定位装置的结构示意图。所述配电网中预先布置有至少两个行波检测终端。如图10所示，该装置包括：
[0133]
故障电流信号获取单元1010，用于获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；
[0134]
故障电流信号转化单元1020，用于将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；
[0135]
固有模态函数变换单元1030，用于对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；
[0136]
希尔伯特谱处理单元1040，用于根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。
[0137]
可选的，故障电流信号转化单元1020，用于执行：
[0138]
确定所述故障电流信号的局部极大值和局部极小值；
[0139]
通过三次样条插值函数，将所述局部极大值构造为上包络，将所述局部极小值构造为下包络；
[0140]
基于所述上包络和所述下包络确定平均值曲线；
[0141]
根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，将所述趋势函数和所述imf分量之和作为所述固有模态函数。
[0142]
可选的，故障电流信号转化单元1020，在执行所述根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数时，具体执行：
[0143]
根据所述故障电流信号与所述平均值曲线之差确定第一信号残量；
[0144]
当所述第一信号残量满足imf要求时，将所述第一信号残量作为第一imf分量；若
所述第一信号残量不满足所述imf要求时，确定所述第一信号残量的平均值曲线之差，直至满足所述imf要求时得到所述第一imf分量；
[0145]
若所述第一信号残量减去所述第一imf分量得到的第二信号残量能够分离出imf分量，则确定第二信号残量的平均值曲线之差，得到第二imf分量，并在所述第二信号残量中减去所述第二imf分量，直至所述第二信号残量为无法分离出imf分量的所述趋势函数，得到所述故障电流信号对应的至少一个imf分量以及所述趋势函数。
[0146]
可选的，固有模态函数变换单元1030，用于执行：
[0147]
将每个所述imf分量变换到用瞬时频率表征模态；
[0148]
将所述瞬时频率表征模态改写为瞬时频率幅值格式；
[0149]
对所述瞬时频率幅值格式进行希尔伯特变换得到表征瞬时频率幅值谱的希尔伯特谱。
[0150]
可选的，希尔伯特谱处理单元1040，用于执行：
[0151]
读取每个所述行波检测终端的希尔伯特谱的高频突变时刻；
[0152]
根据所述高频突变时刻确定对应的所述行波检测终端的故障时间，其中所述故障时间表征所述故障电流信号的行波波头到达所述行波检测终端的时间；
[0153]
根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位。
[0154]
可选的，希尔伯特谱处理单元1040，在执行所述根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位时，具体执行：
[0155]
将所述故障时间最短的行波检测终端作为表征基准测量点的基准行波检测终端；
[0156]
确定所述基准行波检测终端与其他所述行波检测终端的定位测距结果；
[0157]
确定所述定位测距结果的最大值对应的目标行波检测终端；
[0158]
基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位。
[0159]
可选的，希尔伯特谱处理单元1040，在执行所述基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位时，具体执行：
[0160]
对以所述基准行波检测终端为起点，以所述目标行波检测终端为终点的路径上的所述定位测距结果的最大值对应的位置作为所述故障位置进行定位。
[0161]
本发明实施例所提供的配电网故障位置定位装置可执行本发明任意实施例所提供的配电网故障位置定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0162]
实施例四
[0163]
图11示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0164]
如图11所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各
种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0165]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0166]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法配电网故障位置定位。
[0167]
在一些实施例中，方法配电网故障位置定位可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法配电网故障位置定位的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法配电网故障位置定位。
[0168]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0169]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0170]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0171]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子
设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0172]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0173]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0174]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0175]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.配电网故障位置定位方法，其特征在于，所述配电网中预先布置有至少两个行波检测终端，该方法包括：获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数，包括：确定所述故障电流信号的局部极大值和局部极小值；通过三次样条插值函数，将所述局部极大值构造为上包络，将所述局部极小值构造为下包络；基于所述上包络和所述下包络确定平均值曲线；根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，将所述趋势函数和所述imf分量之和作为所述固有模态函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均值曲线确定所述故障电流信号对应的至少一个imf分量和趋势函数，包括：根据所述故障电流信号与所述平均值曲线之差确定第一信号残量；当所述第一信号残量满足imf要求时，将所述第一信号残量作为第一imf分量；若所述第一信号残量不满足所述imf要求时，确定所述第一信号残量的平均值曲线之差，直至满足所述imf要求时得到所述第一imf分量；若所述第一信号残量减去所述第一imf分量得到的第二信号残量能够分离出imf分量，则确定第二信号残量的平均值曲线之差，得到第二imf分量，并在所述第二信号残量中减去所述第二imf分量，直至所述第二信号残量为无法分离出imf分量的所述趋势函数，得到所述故障电流信号对应的至少一个imf分量以及所述趋势函数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱，包括：将每个所述imf分量变换到用瞬时频率表征模态；将所述瞬时频率表征模态改写为瞬时频率幅值格式；对所述瞬时频率幅值格式进行希尔伯特变换得到表征瞬时频率幅值谱的希尔伯特谱。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位，包括：读取每个所述行波检测终端的希尔伯特谱的高频突变时刻；根据所述高频突变时刻确定对应的所述行波检测终端的故障时间，其中所述故障时间表征所述故障电流信号的行波波头到达所述行波检测终端的时间；根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述行波检测终端的故障时间对所述故障位置进行定位，包括：将所述故障时间最短的行波检测终端作为表征基准测量点的基准行波检测终端；确定所述基准行波检测终端与其他所述行波检测终端的定位测距结果；
确定所述定位测距结果的最大值对应的目标行波检测终端；基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述基准行波检测终端和所述目标行波检测终端对所述故障位置进行定位，包括：对以所述基准行波检测终端为起点，以所述目标行波检测终端为终点的路径上的所述定位测距结果的最大值对应的位置作为所述故障位置进行定位。8.配电网故障位置定位装置，其特征在于，所述配电网中预先布置有至少两个行波检测终端，该装置包括：故障电流信号获取单元，用于获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；故障电流信号转化单元，用于将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；固有模态函数变换单元，用于对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；希尔伯特谱处理单元，用于根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的配电网故障位置定位方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的配电网故障位置定位方法。

技术总结
本发明公开了配电网故障位置定位方法、装置、设备及介质。获取每个所述行波检测终端检测到的故障电流信号；将所述故障电流信号转化为对应的固有模态函数；对所述固有模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱；根据所述希尔伯特谱对故障位置进行定位。本发明将希尔伯特黄变换应用于中压配网故障定位中，针对配电线路相对于特高压直流输电线路拥有更多分支的实际，提出了一种结合配网拓扑结构并利用希尔伯特黄变换进行配电网故障定位的方法，解决了配电线路支路多、环境复杂导致故障点的查找较为困难，通过行波故障定位的准确性受故障电流行波波头到达时刻的精确性等因素的影响，能够准确地定位配电网中的故障位置。够准确地定位配电网中的故障位置。够准确地定位配电网中的故障位置。


技术研发人员：王凯亮 孔慧超 黄学劲 曾远方 李家淇 王文钟 钟锦星 李俊辉 吴新雄 曾子县 刘宗扬 周泓
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司东莞供电局
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/7/7