CN104833897B - 一种变电站进线段雷击定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种变电站进线段雷击定位方法，该方法首先通过建立变电站及进线段架空线路电磁暂态仿真模型，计算雷电流击中不同位置导线或杆塔时传导至变电站线路间隔避雷器的过电压幅值，以及避雷器放电电流，建立不同雷击点及雷电流幅值与避雷器放电电流的对应关系，然后采用罗氏线圈（Rogowski Coil）实时采集变电站线路间隔避雷器的泄漏电流，当泄漏电流信号中存在高频暂态分量时，将高频暂态分量提取出来，得到过电压作用于避雷器时产生的放电电流，与建立的不同雷击点雷电流与避雷器放电电流的对应关系进行拟合，推导出雷击部位及雷电流幅值。本发明方法，不仅可以准确定位变电站进线段架空线路雷击部位，还可以获取雷电流幅值，准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种变电站进线段雷击定位方法，属于输变电技术领域。
背景技术
变电站进线段雷击是导致变电站站内设备故障的重要因素之一，准确定位雷击点及雷电流对于评估变电站进线段防雷效果具有重要意义。目前使用的雷电定位方法定位精度大约为500m，无法准确判断架空线路进线段雷击部位，更不能满足评估变电站进线段防雷效果的要求。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种变电站进线段雷击定位方法，此方法不仅可以准确判断变电站进线段架空线路遭受雷击的部位，而且可以准确获取雷电流幅值。
本发明的技术方案是，建立变电站及进线段架空线路电磁暂态仿真模型，计算雷电流击中不同位置导线或杆塔时传导至变电站线路间隔避雷器的过电压幅值以及避雷器放电电流，建立不同雷击点及雷电流幅值与避雷器放电电流的对应关系，采用罗氏线圈(Rogowski Coil)实时采集变电站线路间隔避雷器的泄漏电流，提取出其中的高频暂态分量，即过电压作用于避雷器时产生的放电电流，与建立的不同雷击点雷电流与避雷器放电电流的对应关系进行拟合，推导出雷击部位及雷电流幅值。
本发明一种变电站进线段雷击定位方法包括如下步骤：
步骤1：建立变电站及架空线路的电磁暂态仿真模型；
步骤2：分别计算雷电流击中不同位置导线或杆塔时，传导至变电站避雷器处的过电压u；
步骤3：将步骤2计算得到的过电压幅值u代入避雷器伏安特性曲线(C为常数，α为避雷器非线性系数)，得到避雷器放电电流i，建立不同雷击点及雷电流幅值与避雷器放电电流的对应关系；
步骤4：采用罗氏线圈(Rogowski Coil)实时采集变电站线路间隔避雷器的泄漏电流；
步骤5：如果避雷器泄漏电流中含有暂态高频分量，则采用带阻滤波器滤除其中的工频分量保留高频暂态分量，并在时域内予以重构，得到高频暂态放电电流，即过电压作用于避雷器时产生的放电电流；
步骤6：将步骤5得到的避雷器放电电流与步骤3建立的不同雷击点雷电流与避雷器放电电流的对应关系进行拟合，推导出雷击部位及雷电流幅值。
所述变电站仿真模型基于变电站一次设备布置参数建立，反映变电站一次设备布置情况、设备波阻抗和波速。
所述架空线路及杆塔仿真模型基于架空线路几何尺寸建立，反映架空线路导线波阻抗、相间耦合系数、杆塔波阻抗，以及杆塔接地电阻。
所述罗氏线圈响应频带为0.1Hz-1MHz。
所述避雷器泄漏电流中含有暂态高频暂态分量的带宽为1MHz，工频信号带宽为50Hz；滤除工频信号的所述带阻滤波器的阻带范围为48.9-50.2Hz。
与本发明的有益效果是，通过本变电站进线段雷击定位方法，不仅可以准确定位变电站进线段架空线路雷击部位，还可以获取雷电流幅值，准确度高，有利于开展变电站进线段架空线路防雷效果评估以及设备故障原因分析。
本发明方法适用于定位变电站架空线路雷击部位及检测雷电流幅值。
附图说明
图1为本变电站进线段雷击定位方法实施流程图；
图2绕击导线时的过电压计算模型；
图3直击杆塔时的过电压计算模型；
图4为计算得到的侵入过电压波形；
图5为计算得到的含有高频暂态放电电流的避雷器泄漏电流信号；
图中，1是变电站模型；2是避雷器模型；3是线路模型；4是杆塔模型；5是雷电流模型。
具体实施方式
图1为本发明变电站进线段雷击定位方法的实施流程图，根据图1，一种变电站进线段雷击定位方法包括：
1)建立变电站及架空线路的电磁暂态仿真模型，含绕击导线时过电压计算模型(图2所示)以及直击杆塔时过电压计算模型(图3所示)；
2)分别计算雷电流击中不同位置导线或杆塔时，传导至变电站避雷器时的过电压u(图4所示)；
3)将计算得到的过电压幅值u代入避雷器伏安特性曲线(C为常数，α为避雷器非线性系数)，得到含有高频暂态分量(504-506)的避雷器放电电流i(图5所示)，建立不同雷击点及雷电流幅值与避雷器放电电流的对应关系；
4)采用罗氏线圈实时采集变电站线路间隔避雷器的泄漏电流；
5)如果避雷器泄漏电流中含有暂态高频分量，则采用带阻滤波器滤除其中的工频分量，保留高频暂态分量，并在时域内予以重构，得到高频暂态放电电流，即过电压作用于避雷器时产生的放电电流；
6)将步骤5得到的避雷器放电电流与步骤3建立的不同雷击点雷电流与避雷器放电电流的对应关系进行拟合，计算出雷击部位及雷电流幅值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (5)
1.一种变电站进线段雷击定位方法，其特征在于：所述方法包含以下步骤：
步骤1：建立变电站及架空线路的电磁暂态仿真模型；
步骤2：分别计算雷电流击中不同位置导线或杆塔时，传导至变电站避雷器处的过电压u；
步骤3：将步骤2计算得到的过电压幅值u代入避雷器伏安特性曲线，得到避雷器放电电流i，建立不同雷击点及雷电流幅值与避雷器放电电流的对应关系，式中，C为常数，为避雷器非线性系数；
步骤4：采用罗氏线圈实时采集变电站线路间隔避雷器的泄漏电流；
步骤5：如果避雷器泄漏电流中含有暂态高频分量，则采用带阻滤波器滤除其中的工频分量保留高频暂态分量，并在时域内予以重构，得到高频暂态放电电流，即过电压作用于避雷器时产生的放电电流；
步骤6：将步骤5得到的避雷器放电电流与步骤3建立的不同雷击点雷电流与避雷器放电电流的对应关系进行拟合，推导出雷击部位及雷电流幅值。
2.根据权利要求1所述的变电站进线段雷击定位方法，其特征在于：所述电磁暂态仿真模型包括变电站仿真模型和架空线路及杆塔仿真模型。
3.根据权利要求２所述的变电站进线段雷击定位方法，其特征在于：所述变电站仿真模型基于变电站一次设备布置参数建立，反映变电站一次设备布置情况、设备波阻抗和波速；
所述架空线路及杆塔仿真模型基于架空线路几何尺寸建立，反映架空线路导线波阻抗、相间耦合系数、杆塔波阻抗，以及杆塔接地电阻。
4.根据权利要求1所述的变电站进线段雷击定位方法，其特征在于：所述罗氏线圈响应频带为0.1Hz-1MHz。
5.根据权利要求1所述的变电站进线段雷击定位方法，其特征在于：所述避雷器泄漏电流中含有暂态高频暂态分量的带宽为1MHz，工频信号带宽为50Hz；滤除工频信号的所述带阻滤波器的阻带范围为48.9-50.2Hz。
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