本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种用于配电网的雷击监测与识别方法、装置和设备。
背景技术：
无论对于输电网还是配电网，雷击都是线路安全正常运行的一个重要威胁因素。而配电网线路具有设备繁多、结构复杂、分布广泛的特点，作为输电网和用户之间的桥梁，配电网一旦发生雷击事故，将会直接导致用户停电，同时由于网络结构复杂，配网故障排查是线路实际运维中一个重要的难题。雷击作为引起配电网跳闸的主要因素之一，对雷击类型的识别因此也显得极为重要，准确的识别雷击类型可为配网防雷改造提供有效的依据。
配网线路在发生雷击事故时，由于诸多因素的影响，雷电流幅值和波形形态具备很强的随机性，针对于配电网线路雷击事故的形成与雷击类型的辨识方面，现阶段，国内外存在诸多研究，其中对于配网线路雷击原因的识别方法主要有幅值法、时域波形法等方法。其中，幅值法主要利用配网线路发生直击雷和感应雷事件前后，线路上电流的变化量的大小特征来识别雷击事件，该方法理论上是可行的，但在实际应用中，由于雷电流参数等多因素影响，不易确定线路电流的变化量的大小；时域波形法主要是利用配网线路在雷击事件下的暂态行波波形特征来判断事件性质与类别，该方法极其依赖暂态行波波形测量还原度，在部分情况下可靠性不高。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于配电网的雷击监测与识别方法、装置和设备，用于解决现有方法在部分情况应用不可靠的问题，能够有效辨识直击雷与感应雷事件。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种用于配电网的雷击监测与识别方法，所述方法包括：
读取单个行波电流信号i＝f(t)；
对该行波电流信号i＝f(t)执行第一判据生成步骤和第二判据生成步骤，分别得到第一判据和第二判据；
若第一判据和第二判据均成立，则判断该雷击事件为直击雷事件，若第一判据和第二判据均不成立，则判断该雷击事件为感应雷事件；
所述第一判据生成步骤为：
对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数对应于各频率的分量；
根据预设的k值及波形函数中自直流分量i0至第k个电流分量iksinωkt的所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk；
计算波形函数所有分量对应的第二能量总和Efall；
将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据；
所述第二判据生成步骤为：
获取行波电流信号i＝f(t)在雷电定位系统中对应的雷电流源波形；
计算行波电流信号i＝f(t)对应的第一幅值以及雷电流源波形对应的第二幅值
将预设的b值是否小于或等于第一幅值与第二幅值的比值q作为第二判据。
优选地，所述读取单个行波电流信号i＝f(t)之前还包括：
提取雷击监测系统中配网线路单次雷击事故的故障行波电流波形。
优选地，所述第一判据生成步骤具体为：
对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt；
计算进行傅里叶变换后波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt对应于各频率的分量的能量Ef(ωn)为：
获取根据不同地区情况预设的k值，自直流分量i0至电流分量iksinωkt划分为一集合体，计算集合体内所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk为：
计算波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...insinωnt的第二能量总和Efall为：
求取Efk、Efall的比值η：
η＝Efk/Efall；
将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据。
本申请第二方面提供一种用于配电网的雷击监测与识别装置，所述装置包括：
信号读取模块，用于读取单个行波电流信号i＝f(t)；
判据生成模块，用于对该行波电流信号i＝f(t)执行第一判据生成步骤和第二判据生成步骤，分别得到第一判据和第二判据；
判定模块，用于判定若第一判据和第二判据均成立，则判断该雷击事件为直击雷事件，若第一判据和第二判据均不成立，则判断该雷击事件为感应雷事件；
所述判据生成模块包括第一判据生成子模块，所述第一判据生成子模块用于：
对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数对应于各频率的分量；
根据预设的k值及波形函数中自直流分量i0至第k个电流分量iksinωkt的所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk；
计算波形函数所有分量对应的第二能量总和Efall；
将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据；
所述判据生成模块包括第二判据生成子模块，所述第二判据生成子模块用于：
获取行波电流信号i＝f(t)在雷电定位系统中对应的雷电流源波形；
计算行波电流信号i＝f(t)对应的第一幅值以及雷电流源波形对应的第二幅值
将预设的b值是否小于或等于第一幅值与第二幅值的比值q作为第二判据。
优选地，该装置还包括波形提取模块，
所述波形提取模块用于提取雷击监测系统中配网线路单次雷击事故的故障行波电流波形。
优选地，所述第一判据生成子模块具体包括：
傅立叶变换单元，用于对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt；
能量计算单元，用于计算进行傅里叶变换后波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt对应于各频率的分量的能量Ef(ωn)为：
第一能量总和计算单元，用于获取根据不同地区情况预设的k值，自直流分量i0至电流分量iksinωkt划分为一集合体，计算集合体内所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk为：
第二能量总和计算单元，用于计算波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...insinωnt的第二能量总和Efall为：
比值计算单元，用于求取Efk、Efall的比值η：
η＝Efk/Efall；
判据输出单元，用于将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据。
本申请第三方面提供一种用于配电网的雷击监测与识别设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的用于配电网的雷击监测与识别的方法的步骤。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的方法。
本申请第五方面提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明读取单个行波电流信号后，生成第一判据和第二判据，其中第一判据为预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η，第二判据为预设的b值是否小于或等于第一幅值与第二幅值的比值q，若两个判据都成立则判断该雷击事件为直击雷事件，若都不成立则判断该雷击事件为感应雷事件。本发明通过两种判据综合判断雷击事件，对直击雷事件与感应雷事件进行辨识，可靠性高，解决了现有方法在部分情况应用不可靠的问题，能够有效辨识直击雷与感应雷事件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请应用的系统示意图；
图2为本申请提供的一种用于配电网的雷击监测与识别方法的一个实施例的示意图；
图3为本申请提供的一种用于配电网的雷击监测与识别方法的另一个实施例的示意图；
图4为本申请提供的一种用于配电网的雷击监测与识别装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于配电网的雷击监测与识别方法、装置和设备，用于解决现有方法在部分情况应用不可靠的问题，能够有效辨识直击雷与感应雷事件。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
应理解，本申请应用于配电网系统，请参阅图1，图1为本申请实施例中信息处理系统架构图，如图1所示，图1中包括雷击监测系统、雷电定位系统及应用本申请的用于配电网的雷击监测与识别设备。
本申请设计了一种用于配电网的雷击监测与识别方法，应用于用于配电网的雷击监测与识别设备，该设备根据该方法从雷击监测系统和雷电定位系统中获取需要的数据并进行分析，读取单个行波电流信号后，生成第一判据和第二判据，其中第一判据为预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η，第二判据为预设的b值是否小于或等于第一幅值与第二幅值的比值q，若两个判据都成立则判断该雷击事件为直击雷事件，若都不成立则判断该雷击事件为感应雷事件。本发明通过两种判据综合判断雷击事件，对直击雷事件与感应雷事件进行辨识，可靠性高，解决了现有方法在部分情况应用不可靠的问题，能够有效辨识直击雷与感应雷事件。
为了便于理解，请参阅图2，图2为本申请实施例中用于配电网的雷击监测与识别方法的方法流程图，如图2所示，具体为：
101、读取单个行波电流信号i＝f(t)；
102、对该行波电流信号i＝f(t)执行第一判据生成步骤和第二判据生成步骤，分别得到第一判据和第二判据；
103、若第一判据和第二判据均成立，则判断该雷击事件为直击雷事件，若第一判据和第二判据均不成立，则判断该雷击事件为感应雷事件；
第一判据生成步骤为：
对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数对应于各频率的分量；
根据预设的k值及波形函数中自直流分量i0至第k个电流分量iksinωkt的所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk；
计算波形函数所有分量对应的第二能量总和Efall；
将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据；
第二判据生成步骤为：
获取行波电流信号i＝f(t)在雷电定位系统中对应的雷电流源波形；
计算行波电流信号i＝f(t)对应的第一幅值以及雷电流源波形对应的第二幅值
将预设的b值是否小于或等于第一幅值与第二幅值的比值q作为第二判据。
进一步地，所述读取单个行波电流信号i＝f(t)之前还包括：
提取雷击监测系统中配网线路单次雷击事故的故障行波电流波形。
进一步地，所述第一判据生成步骤具体为：
对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt；
计算进行傅里叶变换后波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt对应于各频率的分量(如：分量i0、分量i1sinω1t等)的能量Ef(ωn)(即单位频带内信号的能量)为：
获取根据不同地区情况预设的k(k≥1)值，自直流分量i0至电流分量iksinωkt划分为一集合体，计算集合体内所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk为：
计算波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...insinωnt的第二能量总和Efall为：
求取Efk、Efall的比值η：
η＝Efk/Efall；
将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据。
需要说明的是，a根据实际情况取值，本申请建议参考值为0.1，b根据实际情况取值，本专利建议参考值0.01。
通过以上操作，可结合雷击监测系统中的原始波形，对配电网单次雷击事件进行雷击识别，为配电网故障排查和快速恢复供电提供有效保障
请参阅图3，本申请的流程也可以表述为：
步骤S101：提取雷击监测系统中配网线路单次雷击事故故障行波电流波形，选取单个行波电流信号对本次事件进行分析，此行波电流信号记作i＝f(t)；
步骤S102：将所需分析的行波电流信号i＝f(t)进行傅里叶变换，得到波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt；
步骤S103：计算进行傅里叶变换后波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt对应于各频率的分量(如：分量i0、分量i1sinω1t等)的能量Ef(ωn)(即单位频带内信号的能量)：
步骤S104：根据不同地区情况，选取适当k(k≥1)值，自直流分量i0至电流分量iksinωkt划分为一集合体，计算集合体内所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的能量总和，记作Efk：
步骤S105：计算波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...insinωnt的能量总和，记作Efall：
步骤S106：求取Efk、Efall的比值η：
η＝Efk/Efall；
步骤S107：通过雷击监测系统提取所选取的行波电流信号i＝f(t)及其在雷电定位系统中所对应雷电流源波形的幅值，分别记作为
步骤S108：求取行波电流幅值与源雷电流波形幅值的比值，记作q：
步骤S109：对η和q进行判定。当η＜a(a根据实际情况取值，本专利建议参考值为0.1)且q≥b(b根据实际情况取值，本专利建议参考值0.01)，则可判定本次事件为直击雷事件；反之，若η≥a或q＜b，则本次事件为感应雷事件。
以上是对本发明提供的用于配电网的雷击监测与识别方法的详细描述，以下将对本发明提供的用于配电网的雷击监测与识别装置进行详细的描述。
本发明提供的用于配电网的雷击监测与识别装置，包括：
信号读取模块201，用于读取单个行波电流信号i＝f(t)；
判据生成模块202，用于对该行波电流信号i＝f(t)执行第一判据生成步骤和第二判据生成步骤，分别得到第一判据和第二判据；
判定模块203，用于判定若第一判据和第二判据均成立，则判断该雷击事件为直击雷事件，若第一判据和第二判据均不成立，则判断该雷击事件为感应雷事件；
判据生成模块202包括第一判据生成子模块2021，第一判据生成子模块2021用于：
对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数对应于各频率的分量；
根据预设的k值及波形函数中自直流分量i0至第k个电流分量iksinωkt的所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk；
计算波形函数所有分量对应的第二能量总和Efall；
将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据；
判据生成模块202包括第二判据生成子模块2022，第二判据生成子模块2022用于：
获取行波电流信号i＝f(t)在雷电定位系统中对应的雷电流源波形；
计算行波电流信号i＝f(t)对应的第一幅值以及雷电流源波形对应的第二幅值
将预设的b值是否小于或等于第一幅值与第二幅值的比值q作为第二判据。
进一步地，该装置还包括波形提取模块，
波形提取模块用于提取雷击监测系统中配网线路单次雷击事故的故障行波电流波形。
进一步地，第一判据生成子模块2021具体包括：
傅立叶变换单元，用于对行波电流信号i＝f(t)执行傅立叶变换，得到波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt；
能量计算单元，用于计算进行傅里叶变换后波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt对应于各频率的分量的能量Ef(ωn)为：
第一能量总和计算单元，用于获取根据不同地区情况预设的k值，自直流分量i0至电流分量iksinωkt划分为一集合体，计算集合体内所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...iksinωkt的第一能量总和Efk为：
第二能量总和计算单元，用于计算波形函数i＝i0+i1sin w1t+i2sin w2t+...+insin wnt所有分量i0、i1sinω1t、i2sinω2t...insinωnt的第二能量总和Efall为：
比值计算单元，用于求取Efk、Efall的比值η：
η＝Efk/Efall；
判据输出单元，用于将预设的a值是否大于第一能量总和Efk与第二能量总和Efall的比值η作为第一判据。
以下将对本申请提供的一种用于配电网的雷击监测与识别设备进行详细的描述：
本申请提供d额一种用于配电网的雷击监测与识别设备，包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述实施例的用于配电网的雷击监测与识别的方法的步骤。
以下将对本申请提供的一种计算机可读存储介质进行详细的描述：
本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述实施例的方法。
以下将对本申请提供的一种包括指令的计算机程序产品进行详细的描述：
本申请提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述实施例的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。