CN102788932B - 一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法。本发明是以在线监测输电线路相导线中的行波电流波形特征为基础的辨识方法，主要包括：在线监测行波电流，提取导线上的雷击故障行波电流数据，分析雷击故障行波电流波形特征，若行波电流幅值最大值前有一段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲，且脉冲响应持续的时间和电流幅值上满足于一定的范围，则判断为输电线路雷电绕击故障。与现有技术相比较，本发明判断思路明确，并且经过现场数据的验证，可准确有效地辨识行波电流信号是否为雷电绕击输电线路的信号，将会有效地帮助输电线路运行维护部门判断线路雷击故障性质，了解雷击故障原因，更加科学地指导线路防雷改造。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统雷电在线监测技术领域，尤其涉及一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法。
背景技术
近年来，超特高压电网在我国迅猛发展，因雷击而引起的输电线路雷击跳闸故障亦频繁发生，严重地影响了电网的安全稳定运行。随着输电线路电压等级的升高，因雷电绕击所引起的线路跳闸也成为线路雷击跳闸的主要原因，受到了生产运行管理部门的高度重视。在输电线路防雷运行维护中，若能准确辨识输电线路的雷击故障性质，尤其是绕击，则对于合理采用针对性的、有效的输电线路防雷措施、提高输电线路的防雷能力有着重要的意义。
传统的输电线路雷电绕击的辨识方法主要是磁钢棒法。通过在线路杆塔顶部、架空地线或耦合地线上安装磁钢棒，由雷电流通过磁钢棒时，磁钢棒上剩磁的大小和极性判断雷电流的大小和极性，从而判断雷击跳闸是否由绕击引起。但是由于磁钢棒的配方和生产工艺上存在分散性，磁钢棒上剩磁与所测雷电流之间的准确关系尚无法准确确定，且记录雷电流信息的磁钢棒剩磁易在运输过程中因振动而改变，磁钢棒测量精度受测量环境磁场的影响，使得测量结果不够准确，影响了绕击故障的准确辨识。
中国发明专利“一种输电线路绕击和反击故障性质的判别方法”(申请号：201010271114.1)提出了针对输电线路中的雷击故障，基于运行单位提供的线路资料、跳闸故障资料，利用雷电定位系统监测数据和防雷仿真分析程序在计算机中分析，通过比较雷电流幅值大小与线路的绕击耐雷水平，判别线路雷击故障性质是否为绕击的方法。由于雷电定位系统本身针对二维地理平面设计，利用的是雷击对地闪络空间场信号，而不是直接监测输电线路遭受雷击后沿线路传递的信号，雷电定位系统监测得到的雷电流幅值大小及雷击位置等数据存在一定的定位和测量误差，因此绕击故障辨识结果亦存在一定的误差。
中国发明专利“一种交流输电线路雷电绕击与反击的识别方法”(ZL200810058558.X)基于雷电绕击与反击交流输电线路的电磁暂态产生的机理以及线路上雷击电磁暂态的传播路径的不同，产生的电流暂态信号在不同频带的能量分布存在较大差异这一特点，提出了一种绕、反击的辨识方法。该专利在保护安装处的行波分析与测距高速采集系统中，利用小波分析提取零模电流在不同频带下的能量，根据能量分布的特征来区分雷电绕击故障与反击故障。该方法采用的采样率为1MHz，对于波前时间较短的行波可能丢失特征信息，且装置安装在变电站内，行波在输电线路传输过程中会发生衰减和畸变，经过变电站内多次折反射会改变行波频率，测得的结果可能会不准确。
中国发明专利“输电线路雷击在线监测系统”(ZL200710053751.X)中也涉及雷击故障性质辨识方法，即在杆塔地线支架和绝缘子串支路安装传感器，在塔顶处安装传感器，在各相绝缘子串横担侧处分别安装一个传感器，当线路发生绕击故障时，各线路侧的传感器将测到雷电流波形，塔顶传感器没有信号记录。中国发明专利“一种输电线路的雷击参数和特性的测试方法”(ZL200910091530.0)中也提出了一种多通道方法，安装在单基杆塔上，得到雷电流的波形，根据测得的雷电流波形的极性关系判定雷击是否为绕击。这两种方法均是将传感器安装在单基杆塔上，无法获得整条线路的雷击数据，且其能否获取数据很大程度上还取决于雷击中杆塔的概率，分散性很大，如不大量装设，很难获取有效可用的数据。
参考文献[12]通过对雷电感应、反击、绕击三种过电压的发生机理进行研究，基于数字仿真结果提出了依据导线的电流波形来判断线路遭受雷击闪络的类型，若发生绕击时，雷电流直接注入导线，电流行波不存在电磁耦合分量，其幅值直接大幅陡升。这种方法在实际工程应用时，必须要合理设置相关参数和阈值，避开冲击电晕、雷击杆塔时感应过电压以及线路接线端的折反射波的影响和干扰。
参考文献：
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发明内容
本发明的目的是，针对现有技术不足，提出一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法。具体的说，是针对输电线路的雷击故障，通过监测输电线路相导线中传播的雷击故障行波电流信号，通过分析其波形特征，判断是否为输电线路雷电绕击故障的方法。
本发明的输电线路雷电绕击故障辨识方法经过下列步骤完成：
(1)获取输电线路行波电流数据，在输电线路相导线上安装行波电流监测装置，当输电线路发生雷击跳闸时会触发监测装置，记录到雷击故障相的行波电流数据；
(2)提取雷击故障相行波电流数据；
(2)分析雷击故障相行波电流数据的波形特征，若雷击故障相的行波电流在幅值最大值前有一段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲响应，且脉冲持续的时间t在3～10μs之间和电流幅值I在50～500A范围内；则判断为输电线路雷电绕击故障。
与现有技术相比较，本发明的一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法是基于输电线路相导线上监测装置，直接监测输电线路遭受雷击后沿线路传递的行波电流数据信号，通过提取其波形特征，判定是否为输电线路的雷电绕击故障。
相对于已有的技术方法，本发明具有以下优点：1)直接监测输电线路本体雷击故障行波信号判断绕击故障；2)基于雷击故障相的行波电流数据波形特征准确辨识输电线路雷电绕击故障；3)不用每基杆塔安装监测装置，每隔20公里左右安装一个点，可以实现少量装置对输电线路的全线段监测；4)实现了对输电线路雷电绕击故障规律的准确统计，为输电线路的防雷改造提供指导和依据。
本发明判断思路明确且无需计算，经过现场数据的验证，可准确有效地辨识行波电流信号是否为雷电绕击输电线路的信号。本发明的推广应用，将会有效地帮助输电线路运行维护部门判断线路雷击故障性质，了解雷击故障原因，更加科学地指导线路防雷改造。
附图说明
图1是本发明一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法步骤流程图；
图2是输电线路雷电绕击故障的行波电流型号波形。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法在实施中，具体采用以下步骤：
(1)在线监测输电线路行波电流
在输电线路上安装行波电流监测装置，采用罗氏线圈传感器，分别布置在输电线路的不同位置，按照线路每20公里A、B、C三相安装，当输电线路发生雷击故障时触发监测装置，能记录到雷击故障行波电流数据，其中监测装置的采样频率为10MHz，采用时间长度为400微秒。
(2)提取雷击故障相行波电流数据
在输电线路发生电磁扰动时触发输电线路行波电流监测装置，通过数据采集系统可记录到行波电流数据，并提取雷击故障行波电流数据。
(3)雷击故障行波电流波形特征分析
将采集到的雷击故障相的行波电流数据进行波形特征分析，判断该波形在行波电流幅值最大值前是否有一段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲响应存在。若有，计算小脉冲响应持续时间t和电流幅值I。
(4)输电线路雷电绕击故障判别
行波电流若在幅值最大值前没有一小段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲响应，则判断输电线路未遭受雷电绕击跳闸；若在幅值最大值前有一小段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲响应，则提取该脉冲持续时间t和电流幅值I两个参量，如果参量同时满足于以下两个条件，则判定为雷电绕击故障，若不满足则不是雷电绕击故障：
A、脉冲响应持续的时间t在3～10μs之间；
B、脉冲响应的电流幅值I在50～500A范围内。
按照本专利提出的输电线路雷电绕击故障的辨识方法，可以实现对输电线路雷电绕击故障的准确辨识，并且统计输电线路的雷击故障规律和特性。
作为一个例子，本发明对某地区一110kV输电线路上安装了行波电流在线监测装置，得到了一雷击故障行波电流数据，通过数据采集系统读取该雷击故障相行波电流数据，分析其波形特征发现，在行波电流幅值最大值前有一段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲响应存在，且该段脉冲持续的时间t约为6μs，在3～10μs之间，电流幅值I约72A，在50～500A范围内，因此判定线路遭受雷电绕击故障。
Claims (3)
1.一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法，其特征是：以监测输电线路相导线中传播的雷击故障行波电流波形特征为基础的辨识方法，判断雷击故障相的行波电流在幅值最大值前是否有一段与主放电脉冲直接相连的同极性小脉冲响应，若有，且脉冲持续时间在3～10μs、电流幅值在50～500A之间则为绕击，若无，则线路未发生雷电绕击故障。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法，其特征是：以监测输电线路相导线中传播的雷击故障行波电流波形特征为基础的辨识方法，具体包括以下步骤：
在线监测行波电流；
提取雷击故障相的行波电流数据；
分析行波电流波形特征；
雷电绕击故障判定，并输出辨识结果。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法，其特征是：在输电线路相导线上安装行波电流监测装置，当输电线路发生雷击跳闸时会触发监测装置，记录到雷击故障相的行波电流数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Wuhan Sunshine Power Science & Technology Co., Ltd. Document name: Notification of an Office Action |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Wuhan Sunshine Power Science & Technology Co., Ltd. Document name: Notification to Go Through Formalities of Registration |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Identification method of lightning shielding failure of electric transmission line Effective date of registration: 20160912 Granted publication date: 20160406 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Sunshine Power Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2016420000036 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20171009 Granted publication date: 20160406 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Sunshine Power Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2016420000036 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Identification method of lightning shielding failure of electric transmission line Effective date of registration: 20171026 Granted publication date: 20160406 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Sunshine Power Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2017420000035 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190108 Granted publication date: 20160406 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Sunshine Power Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2017420000035 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |