1.一种基于ARIMA波头预测的输电线路故障行波测距方法,其特征在于,包括依次执行的步骤(1)至(7):
(1)在输电线路的首端和末端分别设置一个测量点,记首端、末端的测量点分别为Ps、Pr;假设故障发生在F点,分别在测量点Ps、Pr处利用行波测量装置提取电压信号,然后对提取的电压信号进行相模变换,得到相应的线模电压信号向量:Us=[us,1,us,2,...,us,k-1,us,k,us,k+1,...,us,l]Ur=[ur,1,ur,2,...,ur,j-1,ur,j,ur,j+1,...,ur,l]其中,Us为测量点Ps处提取的电压信号,Ur为测量点Pr处提取的电压信号,l为线模电压信号总长度;
(2)分别对Us、Ur中进行一阶差分计算,得到差分后的向量Uds、Udr,Uds=[ds,2,ds,3,...,ds,l-1],Udr=[dr,2,dr,3,...,dr,l-1],ds,k=us,k+1-us,k,dr,k=ur,k+1-ur,k,k∈[2,l-1];设置阈值w1,分别对Uds、Udr执行搜索:从向量的第一个分量开始,遍历向量中所有元素,当遇到第一个大于阈值w1的分量时,将该分量对应的时间点作为假定初始波头到达时间点;记Uds中搜索出的假定初始波头到达时间点为ms,Udr中搜索出的假定初始波头到达时间点为mr;
(3)根据步骤(2)得到的初始波头到达时间点ms、mr,从Us中剔除ms前的a个信号,然后从Us剩余的序列中选择排在列首的长度为b的序列Us1:从Ur中剔除mr前的a个信号,然后从Ur剩余的序列中选择排在列首的长度为b的序列Ur1,(4)分别以Us1和Ur1为输入序列,采用ARIMA模型进行预测,得到相应的预测序列Us,forecast和Ur,forecast:其中,c为预测序列的长度;
(5)计算预测序列与相应的实际序列的差值的绝对值:分别对Uf-s和Uf-r进行一阶差分运算,得到相应的差分序列:设置阈值w2,分别对Ud(f-s)、Ud(f-r)执行搜索:从向量的第一个分量开始,遍历向量中所有元素,当遇到第一个大于阈值w2的分量时,记录该分量对应的时间点;记Ud(f-s)中搜索出的时间点为ns,Ud(f-r)中搜索出的时间点为nr;
(6)计算Ps精确波头到达时间点为:Ts=ms-a-b+ns
计算Pr精确波头到达时间点为:
Tr=mr-a-b+nr;
(7)设故障初始行波信号以传播速度v到达线路两端Ps、Pr的时间为Ts和Tr,构建双端测距公式模型为:
其中,Dsf和Drf分别是故障点与Ps、Pr之间距离;L为Ps与Pr之间的线路长度;
求解双端测距公式模型,得到:
带入Ts和Tr即可得到Dsf和Drf。
2.根据权利要求1所述的一种基于ARIMA波头预测的输电线路故障行波测距方法,其特征在于,所述步骤(4)中通过ARIMA得到预测值的具体步骤为:(a)对Us1进行一阶差分计算,得到:(b)取d=0,将ARIMA(p,d,q)模型转化为ARIMA(p,q)模型;将Uds1带入ARIMA(p,q)模型,得到:
其中,p和q是模型的自回归阶数和移动平均阶数;θ和 是不为零的待定系数;εt是独立的误差项;
(c)随机选取N组不同值的(p,q),p,q都为正整数;分别计算这N组(p,q)对应的ARIMA(p,q)的赤池信息量准则AIC和贝叶斯信息准则BIC,公式如下AIC=-2(V)+2(d)
BIC=-2(V)+d*log(n)其中,V是最佳对数似然值,d代表估计参数的数量,n是Uds1中元素的个数;
(d)选择数值最小的AIC或BIC对应的(p,q),将相应的ARIMA(p,q)作为最佳预测模型;
(e)对ARIMA(p,q)预测的最佳模型进行一阶差分还原,得到预测值: