本發(fā)明涉及一種判別輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

雷擊是引起輸電線路跳閘的主要原因之一。行波保護和暫態(tài)量保護可利用故障產(chǎn)生的暫態(tài)信號中豐富的高頻分量快速識別故障，并迅速切除線路，但在雷擊線路未閃絡(luò)情況下，暫態(tài)波形中包含大量高頻分量，可能對行波保護和暫態(tài)量保護產(chǎn)生不良影響。雷電干擾通常為一單極性脈沖波，主要頻率在數(shù)百khz以上。對于基于工頻量的傳統(tǒng)保護，雷擊所產(chǎn)生的高頻分量會作為干擾而濾掉，因此雷擊干擾對基于工頻量的傳統(tǒng)保護影響不大。但雷擊干擾與雷擊故障引起的暫態(tài)信號都是高頻信號，行波保護與暫態(tài)量保護只有正確區(qū)分雷擊的閃絡(luò)與未閃絡(luò)，才能避免保護的誤動。因此，正確判別雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)是行波保護與暫態(tài)保護所必須解決的關(guān)鍵問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了避免雷擊干擾對行波保護和暫態(tài)量保護造成的不良影響，進而避免使其發(fā)生誤動，提出的一種判別輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種判別輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的方法，當輸電線路受到雷擊時，從母線量測點獲取線路的零序電流；對雷擊發(fā)生后7ms內(nèi)的零序電流進行直線擬合，將直線擬合后的零序電流波形斜率的絕對值作為判據(jù)，通過比較零序電流波形斜率絕對值與設(shè)定閥值之間的大小關(guān)系，實現(xiàn)輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的判別。

所述判別方法具體步驟為：

(1)當輸電線路受到雷擊時，從線路末端量測點獲取線路的零序電流；

(2)對雷擊發(fā)生后7ms內(nèi)的零序電流進行直線擬合，根據(jù)直線擬合公式得出擬合后的直線方程為yi＝kxi+b，直線斜率為k，直線擬合公式如下所示：

式中，xi為第i個采樣點，yi為擬合后直線第i個采樣點的對應(yīng)值，m為采樣點個數(shù)；

(3)通過仿真實驗，確定斜率k的閥值按以下條件進行雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判別：

若則判定為雷擊閃絡(luò)；

若則判定為雷擊未閃絡(luò)。

本發(fā)明中，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k和閥值的設(shè)定，都是通過大量的系統(tǒng)仿真實驗，最終找出恰當?shù)臄?shù)值，作為比較的依據(jù)。

本發(fā)明的原理是：

一、理論分析

圖2所示系統(tǒng)中輸電線路發(fā)生雷擊未閃絡(luò)時，從母線量測點測得雷擊線路的零序電流。此時的零序電流為注入導線的雷電流在導線上引起的行波暫態(tài)量，因為導線變壓器直接相連，變壓器可以等效為一感性邊界，富含高頻故障分量的雷電流行波在感性邊界的反射系數(shù)為負，邊界處的反射波和入射波的極性相反。所以零序電流波形圍繞0軸上下波動，和0軸多次相交，故障后短時窗內(nèi)的零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k的絕對值非常小。而當輸電線路發(fā)生雷電閃絡(luò)故障時，所得零序電流為注入導線的雷電流和故障電流之和。當輸電線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)后，零序電流為閃絡(luò)故障電流和雷電流行波的疊加，因為此時零序電流包含工頻故障電流，故障相導線的電流通過導線-大地回路傳播，所以在故障后短時窗內(nèi)，零序電流波形偏向0軸的一側(cè)，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k的絕對值較大。

輸電線路雷擊未閃時，零序電流在0軸上正負交替變化，在故障后短時窗內(nèi)，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k的絕對值較小。輸電線路雷擊閃絡(luò)時，受工頻故障電流影響，在故障后短時窗內(nèi)，雷擊線路零序電流波形呈單調(diào)變化，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k的絕對值較大。根據(jù)雷擊閃絡(luò)和雷擊未閃絡(luò)情況下零序電流波形經(jīng)過直線擬合后斜率k的絕對值相的大小，可以判別雷擊閃絡(luò)和雷擊未閃絡(luò)。設(shè)從母線量測點測得雷擊線路的零序電流，經(jīng)直線擬合后的方程為yi＝kxi+b，則

式中xi為第i個采樣點，yi為擬合后直線第i個采樣點的對應(yīng)值，m為采樣點個數(shù),k為曲線斜率。

經(jīng)過大量仿真計算，在輸電線路遭受雷擊時雷擊線路不同位置和不同電壓相角情況下，求取雷擊后7ms內(nèi)所測零序電流波形經(jīng)過直線擬合后斜率k的絕對值分別如圖5和圖6所示。

圖5中，①代表雷擊桿塔引起絕緣子閃絡(luò)情況下的k值，②代表雷擊避雷線檔距中央引起絕緣子閃絡(luò)情況下的k值，③代表雷擊導線造成絕緣子閃絡(luò)情況下的k值，④代表雷擊未造成絕緣子閃絡(luò)情況下的k值。圖6表示不同相位時發(fā)生雷擊閃絡(luò)情況下的k值。

結(jié)合圖5和圖6可以看出，在雷擊未造成絕緣子閃絡(luò)情況下，經(jīng)過直線擬合的零序電流波形斜率k的絕對值小于0.5×10^-4，而在雷擊造成絕緣子閃絡(luò)情況下，經(jīng)過直線擬合的零序電流波形斜率k的絕對值大于1×10^-4。設(shè)為雷擊閃絡(luò)和未閃絡(luò)判據(jù)的閾值，k<1×10^-4時判定為雷擊未閃絡(luò)，k≥1×10^-4時判定為雷擊閃絡(luò)。

二、判據(jù)特征量的求取

1、采集數(shù)據(jù)：輸電線路遭到雷擊時，從母線量測點測得雷擊線線路的零序電流，提取雷擊后7ms內(nèi)輸電線路零序電流時域波形。

2、將7ms內(nèi)零序電流波形進行直線擬合，確定擬合后方程yi＝kxi+b，根據(jù)直線方程的斜率k的絕對值可以判別輸電線路是否發(fā)生雷擊閃絡(luò)

三、雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判據(jù)

輸電線路雷擊未閃絡(luò)情況下，零序電流在0軸呈正負交替變化，在故障后短時窗內(nèi)，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k的絕對值較小。輸電線路在雷擊閃絡(luò)情況下，受工頻故障電流影響，在故障后短時窗內(nèi)，雷擊相電流的故障分量偏離至0軸一側(cè)，零序電流波形呈單調(diào)變化，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k的絕對值較大。根據(jù)雷擊閃絡(luò)和雷擊未閃絡(luò)情況下零序電流波形經(jīng)過直線擬合后斜率k的絕對值相的大小，可以判別雷擊閃絡(luò)和雷擊未閃絡(luò)。因此，通過仿真實驗，設(shè)置零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率閥值定義選線判據(jù)為：

若則判定為雷擊閃絡(luò)；

若則判定為雷擊未閃絡(luò)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明直接使用采樣數(shù)據(jù)就可完成雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的判別，不需要在時域和頻域之間轉(zhuǎn)換；

2、本發(fā)明不需要大量的采樣數(shù)據(jù)，完成雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判別僅需要比較7ms內(nèi)的零序電流采樣數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明輸電線路仿真模型示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1中雷擊未閃絡(luò)情況下的零序電流曲線及直線擬合后曲線；

圖4是本發(fā)明實施例2中雷擊閃絡(luò)情況下的零序電流曲線及直線擬合后曲線；

圖5是本發(fā)明下不同雷擊位置情況下的k值與雷擊初始角；

圖6是本發(fā)明下不同相位角情況下的k值。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步說明。

一種判別輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的方法，當輸電線路受到雷擊時，從母線量測點獲取線路的零序電流；對雷擊發(fā)生后7ms內(nèi)的零序電流進行直線擬合，將直線擬合后的零序電流波形斜率的絕對值作為判據(jù)，通過比較零序電流波形斜率絕對值與設(shè)定閥值之間的大小關(guān)系，實現(xiàn)輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的判別。

所述判別方法具體步驟為：

(1)當輸電線路受到雷擊時，從線路末端量測點獲取線路的零序電流；

(2)對雷擊發(fā)生后7ms內(nèi)的零序電流進行直線擬合，根據(jù)直線擬合公式得出擬合后的直線方程為yi＝kxi+b，直線斜率為k，直線擬合公式如下所示：

式中，xi為第i個采樣點，yi為擬合后直線第i個采樣點的對應(yīng)值，m為采樣點個數(shù)；

(3)通過仿真實驗，確定斜率k的閥值按以下條件進行雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判別：

若則判定為雷擊閃絡(luò)；

若則判定為雷擊未閃絡(luò)。

本發(fā)明中，零序電流波形經(jīng)過直線擬合后的斜率k和閥值的設(shè)定，都是通過大量的系統(tǒng)仿真實驗，最終找出恰當?shù)臄?shù)值，作為比較的依據(jù)。

當輸電線路遭到雷擊后，從母線量測點測得被雷擊線路的零序電流；提取雷擊后7ms內(nèi)輸電線路零序電流時域波形，對其進行直線擬合，并確定擬合后的直線yi＝kxi+b,得出曲線斜率k；通過比較斜率k的絕對值與預(yù)設(shè)閥值的大小，進行雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判別。

實施例1：如圖2所示220kv輸電線路仿真模型。假設(shè)距a點90km處發(fā)生雷電繞擊導線，雷電流峰值15ka，雷擊未造成閃絡(luò)，故障角為45°，采樣頻率為1mhz。

輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的判別方法流程圖如圖1所示。從母線量測點測得被雷擊線路的零序電流，提取雷擊7ms后電流時域波形，并將其進行直線擬合，結(jié)果如圖3所示。根據(jù)式(1)和(2)得出：

k＝-2.5396e-05

b＝0.10252

擬合后的曲線方程為：

y＝-2.5396e-05x+0.10252

則斜率k絕對值為：

|k|＝2.5396×10^-5＝0.25396×10^-4

通過大量仿真實驗，設(shè)置零序電流波形經(jīng)過直線擬合后斜率k絕對值的閥值因為所以判定雷擊未閃絡(luò)，與假設(shè)一致，雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判別正確。

實施例2：如圖2所示220kv輸電線路仿真模型。假設(shè)雷擊點距a點90km，雷電流峰值25ka，雷擊造成閃絡(luò)，故障角為0°，采樣頻率為1mhz。

輸電線路雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)的判別方法流程圖如圖1所示。從母線量測點測得被雷擊線路的零序電流，提取雷擊7ms后電流時域波形，并將其進行直線擬合，結(jié)果如圖4所示。根據(jù)式(1)和(2)得出：

k＝0.00033576

b＝-0.63475

擬合后的曲線方程為：

y＝0.00033576x-0.63475

則斜率k絕對值為：

|k|＝3.3576×10^-4

通過大量仿真實驗，設(shè)置零序電流波形經(jīng)過直線擬合后斜率k絕對值的閥值因為所以判定雷擊閃絡(luò)，與假設(shè)一致，雷擊閃絡(luò)與未閃絡(luò)判別正確。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。