本发明涉及一种电力行业定位方法的，更具体地说是涉及一种多点行波定位方法的。
背景技术：
1、随着电网电压等级的提高，对继电保护的动作速度的要求也有所提高，为适应这种变化趋势，在对输电线路进行故障仿真时，通常使用相模变换将相量转化为模量，以此消除三相线路之间的耦合关系。而在经典的相模变换理论中，如变换卡伦鲍尔变换(karenbauer)，克拉克变换(clarke)，韦德波尔变换(wedpohl)等，都存在无法用单一模量反映所有故障类型的缺陷。例如，karenbauer变换在c相金属性接地时1模分量恒为0，而在b相金属性接地时，2模分量恒为0，clarke变换在b相金属性接地时2模分量恒为0，而在ac相间短路故障时1模分量恒为0，使得利用不同故障类型下的行波信息构成选线、测距、保护等存在一定的难度；此外，虽然利用不受新能源本身控制特性影响的行波信息进行测距能够实现超高速故障定位，但目前行波定位方法仍存在采样率较高及定位精度不满足要求的情形，例如小波变换法因在低采样率时无法准确检测波头而导致定位误差增加；经验模态分解算法在低采样率下会受到信号粗糙化和离散化的影响而导致精度下降；局部均值分解算法在低采样率时极值点之间的距离较大，会产生明显的计算误差。
技术实现思路
1、为了适应高压电网在低采样率下的故障定位，本发明提出一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，该方法主要针对低采样率下故障定位误差大的问题，提出结合变分模态分解和多点行波定位的方法实现故障的精确定位。
2、本发明根据已知相模变换矩阵特点，增加新的约束条件，寻找并构建能够反映全故障类型的新型相模变换矩阵；用变分模态分解(vmd)算法对1模分量进行分解，用sg滤波(萨维茨基-戈莱滤波)对模态1(imf1)分量滤波并识别行波极性，从而识别故障段；对模态6(imf6)分量进行极大值处理并提取第一个行波波头到达时间，通过多点行波定位的方法定位故障发生的位置。这不仅能够通过一个变量实现全故障类型的监测，而且结合具有在低频采样率下仍能准确识别行波波头优点的vmd算法，能够提高所有故障类型下的定位精度并降低了采样要求。
3、本发明所采用的技术方案是：
4、一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，其特征在于：所述定位方法包括适应全故障类型识别的新型相模变换矩阵构建，基于变分模态分解的行波波头识别，基于sg滤波的行波极性判断，高压电网多点行波定位等。具体步骤如下：
5、步骤1：构建一种新型相模变换矩阵，使其能够通过单模量反映全故障类型，并对检测到的原始故障行波电流信号进行相-模转换，获取电流1模分量；
6、步骤2：采用vmd分解算法对电流1模分量分解，得到各模态下各信号分量的值，并提取其中imf6识别行波波头到达时刻，剔除其中的异常点；
7、步骤3：对vmd的imf1进行sg滤波，根据滤波后的曲线特征判断各采样点初始行波的极性并定位故障段；
8、步骤4：在不同参考点下采用三点定位法计算，获取多组故障距离数据，进行均值计算获得故障点位置，实现高压线路的多点行波定位。
9、优选的，步骤1中，适应全故障类型识别的新型相模变换矩阵构建：该变换矩阵使得单模量可以适应于全故障类型，在均匀换线的三相对称输电线路中，当一个三阶矩阵的元素满足任一元素不为0，第一列各元素相等，第二列元素和为0且第三列元素和为0时，则可以将该矩阵作为相模变换矩阵，在此基础上提出附加约束：第二列任意两元素的和不为0且差不为0，第三列任意两元素的和不为0且差不为0，寻找新型相模变换矩阵m，
10、
11、针对输电线路之间存在电容和电感相互耦合的现象，对原始信号进行如式(2)的相模变换，通过公式得到解耦后能够反映全故障类型的电流1模分量
12、
13、式中，分别代表0、1、2模分量，分别代表a、b、c三相电流。
14、优选的，步骤2中，基于变分模态分解的行波波头识别，通过对得到的能够反映全故障类型的电流1模分量进行变分模态分解，获取局部特征明显的vmd图用于行波波头识别，具体步骤如下：
15、2.1)对上述步骤1中解耦后的1模分量采用具有低采样率下仍能准确识别行波优势的vmd算法对其进行处理，vmd算法有非递归求解和自主选择模态个数的优点，其实现包括对变分问题的构造和求解两个部分，为优化对变分问题的构造并求解，在对变分问题进行构造处理后引入二次惩罚项和拉格朗日乘子法，将约束变分问题转变为非约束变分问题，如式(3)所示，
16、
17、式中{ik}＝i1,···,ik对应各模态函数；{ωk}＝ω1,···,ωk对应各模态中心频率；δ(t)为冲击函数，为函数对t求偏导，β为惩罚参数，为二次惩罚项，有改善算法收敛性的作用，μ为拉格朗日乘子，有约束不等式的作用，
18、再利用交替方向乘子法优化求解，得到各函数的求解方程
19、
20、
21、
22、式中，y(ω)，μn+1(ω)分别表示对y(t)，μn+1(ω)做傅里叶变换，τ表示噪声容忍度，
23、其收敛条件为：
24、
25、通过上述处理，能够获取局部特征明显的vmd图；
26、2.2)通过具有在低频采样率下仍能保证对波头检测敏感性优点的vmd算法得到的vmd图，识别在低采样率与高采样率下模极大值时刻差异不大的行波波头到达时刻，得到各采样点初始行波波头到达时刻t1,t2,···,tn；
27、2.3)剔除其中的异常点。在行波传输过程中，越远离故障点对应的行波波头到达所需时间越长，剔除在传输过程中检测到的行波到达时刻突然变小的异常点数据，若沿行波传输方向的各采样点得到的行波到达时刻为t1、t2、···、tn，则有t1<t2<···<tn，若其中存在某一时刻ti，满足ti<ti-1且ti<ti+1,则ti为突减异常点数据，剔除突减异常点后。若存在某一时刻tk，满足
28、tk>tk-1且tk>tk+1,则tk为突增异常点数据，剔除所有异常点数据，得到较为准确的各采样点行波到达时刻数据。
29、优选的，步骤3中，基于sg滤波的行波极性判断，通过对vmd算法分解的模态1进行sg滤波凸显行波极性特征，根据故障发生处线路内外行波极性不同的原理判断故障段，具体步骤如下：
30、3.1)提取vmd的imf1分量；
31、3.2)对imf1分量进行sg滤波，滤波过程如下：
32、a.在处理时序数据时，设一个窗口宽度为n＝2m+1，现构建一个k-1阶多项式来拟合这组数据,即则矩阵表示如式(9)所示
33、f(2m+1)×1＝x(2m+1)×k·bk×1+e(2m+1)×1 (8)
34、式中，f(2m+1)×1表示f(i)的集合，x(2m+1)×k表示in的集合，bk×1表示bnn的集合，e(2m+1)×1表示残差平方和；
35、b.计算拟合数据点与原始数据点的残差平方和为：
36、
37、c.使用最小二乘法，使残差效果最好。残差效果最好时残差平方和应为最小，e对多项式系数bnk的偏导应为0，即
38、
39、d.得到滤波值
40、f＝x·b＝x·(xt·x)-1·xt·f (11)
41、3.3)通过对滤波后电流突变极性判断采样点检测的行波极性，根据故障段两端采样点行波极性相同，非故障段两侧行波极性相反的特点，判断出线路的故障段。
42、优选的，步骤4中，高压电网多点行波定位判据，在不同采样点下采用三点定位法计算，获取多组故障距离数据并进行均值计算获得故障点位置。在不同采样点下采用三点定位法，达到多点行波定位的效果，并减小因采样错误而导致的误差。在三点行波定位的原理中，可以通过改进双端定位法，将公式中的行波波速v消除，得到只关于时间和采样点之间距离的故障定位方法。如附图2所示，得到三点行波定位的公式为
43、
44、其中，故障点离母线n的距离为s，母线mn之间的距离为s1，母线np之间的距离为s2，行波到达母线m，n，p的时间分别为t1、t2、t3，
45、基于此，在判断得到故障段后，在故障段的一侧取一个采样点，而在另一侧取两个采样点，通过两侧采样点的不断变换，可以得到多组测量的故障距离，进行均值计算获得较为精确的故障距离，从而实现多点行波定位。
46、本发明的有益效果在于：
47、(1)本方法根据相模变换矩阵的元素特征，构建新的相模变换矩阵的方法，相比于传统相模矩阵，具有反映全故障类型的识别效果，适应性更全面。
48、(2)基于变分模态分解的低采样率下行波识别方法具有更准确的波头定位效果，在较低采样下能较好的保护局部奇异值，相比于其他方法有更高的定位精度。
49、(3)本方法不需要添加额外设备，具有工程实用性。
1.一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，其特征在于，方法步骤如下：
2.根据权利要求1所述一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，其特征在于：步骤1中，
3.根据权利要求2所述一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，其特征在于：步骤2中，
4.根据权利要求3所述一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，其特征在于：步骤3中，
5.根据权利要求4所述一种综合较低采样率与新型相模变换的多点行波定位方法，其特征在于：步骤4中，
