架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，首先獲取絕緣子串電位差和桿塔入地電流信號；然后根據(jù)雷擊位置特征值判斷雷擊點位置；最后判斷雷電繞擊與反擊，當(dāng)雷擊點位于桿塔塔頂，若第一最小值小于閾值，本基桿塔反擊閃絡(luò)，若第二最小值小于閾值，鄰近桿塔反擊閃絡(luò)，否則反擊未故障；當(dāng)雷擊點位于導(dǎo)線，若第一最小值小于閾值，本基桿塔繞擊閃絡(luò)，若第二最小值小于閾值，鄰近桿塔繞擊閃絡(luò)，否則繞擊未故障；本發(fā)明實現(xiàn)了在雷擊故障及未故障條件下對雷電繞擊與反擊進(jìn)行識別，識別結(jié)果可檢驗線路防雷的效果，并在故障前有針對性地改善防雷設(shè)計和絕緣配合；本發(fā)明所采用的方法只提取了時域特征量，計算簡單，物理概念清晰直觀，易于實現(xiàn)。
【專利說明】架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)在線監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種輸電線路雷電繞擊與反擊的識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分。運行經(jīng)驗表明，由雷擊引起的線路跳閘在線路故障總數(shù)中占較大比例，因此加強(qiáng)輸電線路的雷電防護(hù)對保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行有重要意義。辨識線路雷擊故障類型，可以為防雷設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)，制訂經(jīng)濟(jì)有效的防雷措施，并為改善線路絕緣配合提供依據(jù)。
[0003]目前，已有學(xué)者針對雷擊故障識別開展了相關(guān)研究，取得了一定成果。有文獻(xiàn)提出利用故障暫態(tài)量零模和線模比值上的差異，區(qū)分感應(yīng)雷過電壓和短路故障，但未系統(tǒng)解決如何識別直擊雷的問題。還有文獻(xiàn)以故障發(fā)生后一段時間內(nèi)零模電壓的變化趨勢來識別反擊和繞擊，該方法是針對直流輸電線路提出的，在交流系統(tǒng)下的有效性尚待驗證。還有文獻(xiàn)提出了磁帶、磁鋼棒等方式測量雷電流波形參數(shù)來實現(xiàn)對繞擊和反擊的識別，但是由于這些測量裝置不能重復(fù)測量，獲取數(shù)據(jù)的工作量大，需依據(jù)工作經(jīng)驗來做判斷，易造成誤判、漏判。還有文獻(xiàn)從三相電流行波出發(fā)，指出發(fā)生反擊時，絕緣子閃絡(luò)前，閃絡(luò)相存在空間電磁耦合電流，利用電流行波波頭時域特征對繞擊和反擊進(jìn)行識別。但該方法所采用特征量基于波頭的時域特征，若傳感器靈敏度不高，特征信號容易被干擾湮沒，造成判據(jù)失效。還有文獻(xiàn)利用數(shù)學(xué)形態(tài)譜從幾何形狀學(xué)的角度分析了反擊和繞擊過電壓的波形特點，構(gòu)造了形態(tài)譜特征量，對繞擊和反擊故障進(jìn)行識別，但沒有提出在雷擊未故障條件下對二者進(jìn)行區(qū)分的方法。
[0004]因此急需一種雷電繞擊與反擊的識別方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雷電繞擊與反擊的識別方法，該方法根據(jù)雷電繞擊架空輸電線路導(dǎo)線與雷擊桿塔塔頂(或避雷線緊靠塔頂處)物理過程特點對雷電繞擊與反擊進(jìn)行識別。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供的架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，包括以下步驟:
[0008]S1:通過安裝于桿塔橫擔(dān)處的非接觸式過電壓傳感器獲取絕緣子串電位差信號，通過安裝在桿塔四個塔腳的羅氏線圈獲得桿塔總的入地電流信號；
[0009]S2:歸一化處理絕緣子串電位差和桿塔入地電流信號并計算雷擊發(fā)生第一時間段內(nèi)各相絕緣子電位差Uins有效值的第一最小值U1，以及雷擊發(fā)生第二時間段內(nèi)各相絕緣子電位差Uins有效值的第二最小值U2 ；
[0010]S3:根據(jù)歸一化處理絕緣子串電位差及桿塔入地電流信號判斷雷擊點位置；
[0011]S4:當(dāng)雷擊點位置位于桿塔塔頂時，判斷第一最小值Ul是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為本基桿塔反擊閃絡(luò)；
[0012]S5:如果否，判斷第二最小值U2是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為鄰近桿塔反擊閃絡(luò)；如果否，則為線路反擊未故障；
[0013]S6:當(dāng)雷擊點位置位于導(dǎo)線時；判斷第一最小值Ul是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為本基桿塔繞擊閃絡(luò)；
[0014]S7:如果否，判斷第二最小值U2是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為鄰近桿塔繞擊閃絡(luò)；如果否，則為線路繞擊未故障。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟S3中雷擊點的位置是通過以下步驟來判斷的:
[0016]S31:將Uins沿縱軸平移，使其初始值為零，計算絕緣子電位差Uins波形與時間t軸上雷擊發(fā)生后第一區(qū)時間內(nèi)圍成的第一面積SI ；
[0017]S32:如果第一面積S1>0，則絕緣子電位差Uins>0，第一方向Di=+1 ;如果第一面積S1〈0，則絕緣子電位差Uins〈0，第一方向Di=-1 ；
[0018]其中，第一方向Di為絕緣子串兩端電位差Uins的方向；
[0019]S33:計算桿塔入地電流Ig波形與時間t軸上雷擊發(fā)生后第二區(qū)時間內(nèi)圍成的第二面積S2 ；
[0020]S34:如果第二面積S2>0，則桿塔入地電流lg>0，第二方向Dt=+1 ;如果第二面積S2〈0，則桿塔入地電流lg〈0，第二方向Dt=-1 ；
[0021]其中，第二方向Dt為桿塔入地電流Ig的方向；
`[0022]S35:將第一方向Di與第二`方向Dt作積得雷擊位置特征值D,如果雷擊位置特征值D=-l，則雷擊位置位于導(dǎo)線；如果雷擊位置特征值D=+l，則雷擊位置位于桿塔塔頂。
[0023]進(jìn)一步，所述各相絕緣子電位差Uins有效值通過以下公式來計算:
【權(quán)利要求】
1.架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:通過安裝于桿塔橫擔(dān)處的非接觸式過電壓傳感器獲取絕緣子串電位差信號，通過安裝在桿塔四個塔腳的羅氏線圈獲得桿塔總的入地電流信號； 52:歸一化處理絕緣子串電位差和桿塔入地電流信號并計算雷擊發(fā)生第一時間段內(nèi)各相絕緣子電位差Uins有效值的第一最小值U1，以及雷擊發(fā)生第二時間段內(nèi)各相絕緣子電位差Uins有效值的第二最小值U2 ； 53:根據(jù)歸一化處理絕緣子串電位差及桿塔入地電流信號判斷雷擊點位置； 54:當(dāng)雷擊點位置位于桿塔塔頂時，判斷第一最小值Ul是否小于預(yù)設(shè)閾值UthresjB果是，則為本基桿塔反擊閃絡(luò)； 55:如果否，判斷第二最小值U2是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為鄰近桿塔反擊閃絡(luò)；如果否，則為線路反擊未故障； 56:當(dāng)雷擊點位置位于導(dǎo)線時；判斷第一最小值Ul是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為本基桿塔繞擊閃絡(luò)； 57:如果否，判斷第二最小值U2是否小于預(yù)設(shè)閾值Uthres，如果是，則為鄰近桿塔繞擊閃絡(luò)；如果否，則為線路繞擊未故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，其特征在于:所述步驟S3中雷擊點的位置是通過以下步驟來判斷的: 531:將Uins沿縱軸平移，使其初始值為零，計算絕緣子電位差Uins波形與時間t軸上雷擊發(fā)生后第一區(qū)時間內(nèi)圍成的第一面積SI ； 532:如果第一面積S1>0，則絕緣子電位差Uins>0，第一方向Di=+1 ;如果第一面積S1〈0，則絕緣子電位差Uins〈0，第一方向Di=-1 ； 其中，第一方向Di為絕緣子串兩端電位差Uins的方向； 533:計算桿塔入地電流Ig波形與時間t軸上雷擊發(fā)生后第二區(qū)時間內(nèi)圍成的第二面積S2 ； 534:如果第二面積S2>0，則桿塔入地電流lg>0，第二方向Dt=+1 ;如果第二面積S2〈0，則桿塔入地電流lg〈0,第二方向Dt=-1 ； 其中，第二方向Dt為桿塔入地電流Ig的方向； 535:將第一方向Di與第二方向Dt作積得雷擊位置特征值D，如果雷擊位置特征值D=-l，則雷擊位置位于導(dǎo)線；如果雷擊位置特征值D=+l，則雷擊位置位于桿塔塔頂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，其特征在于:所述各相絕緣子電位差Uins有效值通過以下公式來計算:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，其特征在于:所述預(yù)設(shè)閾值Uthres根據(jù)具體輸電線路參數(shù)而定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，其特征在于:所述第一時間段內(nèi)為雷擊發(fā)生5us后的IOOus內(nèi)，所述第二時間段內(nèi)為雷擊發(fā)生1.5ms后的Ims內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法，其特征在于:所述第一區(qū)時間為時間t軸上雷擊發(fā)生后1.5us區(qū)間內(nèi)；所述第二區(qū)時間為時間t軸上雷擊發(fā)生后20us區(qū)間內(nèi)。
【文檔編號】G01R31/08GK103675607SQ201310689421
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】杜林 , 王有元, 姚陳果, 司馬文霞, 楊慶, 陳寰, 姜凱華 申請人:重慶大學(xué)