架空输电线路雷电绕击与反击识别方法
【专利摘要】本发明公开了一种架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，首先获取绝缘子串电位差和杆塔入地电流信号；然后根据雷击位置特征值判断雷击点位置；最后判断雷电绕击与反击，当雷击点位于杆塔塔顶，若第一最小值小于阈值，本基杆塔反击闪络，若第二最小值小于阈值，邻近杆塔反击闪络，否则反击未故障；当雷击点位于导线，若第一最小值小于阈值，本基杆塔绕击闪络，若第二最小值小于阈值，邻近杆塔绕击闪络，否则绕击未故障；本发明实现了在雷击故障及未故障条件下对雷电绕击与反击进行识别，识别结果可检验线路防雷的效果，并在故障前有针对性地改善防雷设计和绝缘配合；本发明所采用的方法只提取了时域特征量，计算简单，物理概念清晰直观，易于实现。
【专利说明】架空输电线路雷电绕击与反击识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统在线监测【技术领域】，特别涉及一种输电线路雷电绕击与反击的识别方法。
【背景技术】
[0002]输电线路是电力系统的重要组成部分。运行经验表明，由雷击引起的线路跳闸在线路故障总数中占较大比例，因此加强输电线路的雷电防护对保证电力系统安全稳定运行有重要意义。辨识线路雷击故障类型，可以为防雷设计提供可靠的数据，制订经济有效的防雷措施，并为改善线路绝缘配合提供依据。
[0003]目前，已有学者针对雷击故障识别开展了相关研究，取得了一定成果。有文献提出利用故障暂态量零模和线模比值上的差异，区分感应雷过电压和短路故障，但未系统解决如何识别直击雷的问题。还有文献以故障发生后一段时间内零模电压的变化趋势来识别反击和绕击，该方法是针对直流输电线路提出的，在交流系统下的有效性尚待验证。还有文献提出了磁带、磁钢棒等方式测量雷电流波形参数来实现对绕击和反击的识别，但是由于这些测量装置不能重复测量，获取数据的工作量大，需依据工作经验来做判断，易造成误判、漏判。还有文献从三相电流行波出发，指出发生反击时，绝缘子闪络前，闪络相存在空间电磁耦合电流，利用电流行波波头时域特征对绕击和反击进行识别。但该方法所采用特征量基于波头的时域特征，若传感器灵敏度不高，特征信号容易被干扰湮没，造成判据失效。还有文献利用数学形态谱从几何形状学的角度分析了反击和绕击过电压的波形特点，构造了形态谱特征量，对绕击和反击故障进行识别，但没有提出在雷击未故障条件下对二者进行区分的方法。
[0004]因此急需一种雷电绕击与反击的识别方法。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种雷电绕击与反击的识别方法，该方法根据雷电绕击架空输电线路导线与雷击杆塔塔顶(或避雷线紧靠塔顶处)物理过程特点对雷电绕击与反击进行识别。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]本发明提供的架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，包括以下步骤:
[0008]S1:通过安装于杆塔横担处的非接触式过电压传感器获取绝缘子串电位差信号，通过安装在杆塔四个塔脚的罗氏线圈获得杆塔总的入地电流信号；
[0009]S2:归一化处理绝缘子串电位差和杆塔入地电流信号并计算雷击发生第一时间段内各相绝缘子电位差Uins有效值的第一最小值U1，以及雷击发生第二时间段内各相绝缘子电位差Uins有效值的第二最小值U2 ；
[0010]S3:根据归一化处理绝缘子串电位差及杆塔入地电流信号判断雷击点位置；
[0011]S4:当雷击点位置位于杆塔塔顶时，判断第一最小值Ul是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为本基杆塔反击闪络；
[0012]S5:如果否，判断第二最小值U2是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为邻近杆塔反击闪络；如果否，则为线路反击未故障；
[0013]S6:当雷击点位置位于导线时；判断第一最小值Ul是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为本基杆塔绕击闪络；
[0014]S7:如果否，判断第二最小值U2是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为邻近杆塔绕击闪络；如果否，则为线路绕击未故障。
[0015]进一步，所述步骤S3中雷击点的位置是通过以下步骤来判断的:
[0016]S31:将Uins沿纵轴平移，使其初始值为零，计算绝缘子电位差Uins波形与时间t轴上雷击发生后第一区时间内围成的第一面积SI ；
[0017]S32:如果第一面积S1>0，则绝缘子电位差Uins>0，第一方向Di=+1 ;如果第一面积S1〈0，则绝缘子电位差Uins〈0，第一方向Di=-1 ；
[0018]其中，第一方向Di为绝缘子串两端电位差Uins的方向；
[0019]S33:计算杆塔入地电流Ig波形与时间t轴上雷击发生后第二区时间内围成的第二面积S2 ；
[0020]S34:如果第二面积S2>0，则杆塔入地电流lg>0，第二方向Dt=+1 ;如果第二面积S2〈0，则杆塔入地电流lg〈0，第二方向Dt=-1 ；
[0021]其中，第二方向Dt为杆塔入地电流Ig的方向；
`[0022]S35:将第一方向Di与第二`方向Dt作积得雷击位置特征值D,如果雷击位置特征值D=-l，则雷击位置位于导线；如果雷击位置特征值D=+l，则雷击位置位于杆塔塔顶。
[0023]进一步，所述各相绝缘子电位差Uins有效值通过以下公式来计算:
【权利要求】
1.架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，其特征在于:包括以下步骤: S1:通过安装于杆塔横担处的非接触式过电压传感器获取绝缘子串电位差信号，通过安装在杆塔四个塔脚的罗氏线圈获得杆塔总的入地电流信号； 52:归一化处理绝缘子串电位差和杆塔入地电流信号并计算雷击发生第一时间段内各相绝缘子电位差Uins有效值的第一最小值U1，以及雷击发生第二时间段内各相绝缘子电位差Uins有效值的第二最小值U2 ； 53:根据归一化处理绝缘子串电位差及杆塔入地电流信号判断雷击点位置； 54:当雷击点位置位于杆塔塔顶时，判断第一最小值Ul是否小于预设阈值UthresjB果是，则为本基杆塔反击闪络； 55:如果否，判断第二最小值U2是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为邻近杆塔反击闪络；如果否，则为线路反击未故障； 56:当雷击点位置位于导线时；判断第一最小值Ul是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为本基杆塔绕击闪络； 57:如果否，判断第二最小值U2是否小于预设阈值Uthres，如果是，则为邻近杆塔绕击闪络；如果否，则为线路绕击未故障。
2.根据权利要求1所述的架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，其特征在于:所述步骤S3中雷击点的位置是通过以下步骤来判断的: 531:将Uins沿纵轴平移，使其初始值为零，计算绝缘子电位差Uins波形与时间t轴上雷击发生后第一区时间内围成的第一面积SI ； 532:如果第一面积S1>0，则绝缘子电位差Uins>0，第一方向Di=+1 ;如果第一面积S1〈0，则绝缘子电位差Uins〈0，第一方向Di=-1 ； 其中，第一方向Di为绝缘子串两端电位差Uins的方向； 533:计算杆塔入地电流Ig波形与时间t轴上雷击发生后第二区时间内围成的第二面积S2 ； 534:如果第二面积S2>0，则杆塔入地电流lg>0，第二方向Dt=+1 ;如果第二面积S2〈0，则杆塔入地电流lg〈0,第二方向Dt=-1 ； 其中，第二方向Dt为杆塔入地电流Ig的方向； 535:将第一方向Di与第二方向Dt作积得雷击位置特征值D，如果雷击位置特征值D=-l，则雷击位置位于导线；如果雷击位置特征值D=+l，则雷击位置位于杆塔塔顶。
3.根据权利要求1所述的架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，其特征在于:所述各相绝缘子电位差Uins有效值通过以下公式来计算:
4.根据权利要求1所述的架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，其特征在于:所述预设阈值Uthres根据具体输电线路参数而定。
5.根据权利要求1所述的架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，其特征在于:所述第一时间段内为雷击发生5us后的IOOus内，所述第二时间段内为雷击发生1.5ms后的Ims内。
6.根据权利要求1所述的架空输电线路雷电绕击与反击识别方法，其特征在于:所述第一区时间为时间t轴上雷击发生后1.5us区间内；所述第二区时间为时间t轴上雷击发生后20us区间内。
【文档编号】G01R31/08GK103675607SQ201310689421
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】杜林 , 王有元, 姚陈果, 司马文霞, 杨庆, 陈寰, 姜凯华 申请人:重庆大学