CN105092997A - 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法 - Google Patents

一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105092997A
CN105092997A CN201410187468.6A CN201410187468A CN105092997A CN 105092997 A CN105092997 A CN 105092997A CN 201410187468 A CN201410187468 A CN 201410187468A CN 105092997 A CN105092997 A CN 105092997A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lightning
transmission line
imf
counterattack
instantaneous amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410187468.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105092997B (zh
Inventor
罗日成
李稳
李志前
李世源
唐祥盛
陈瑶
黄彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN201410187468.6A priority Critical patent/CN105092997B/zh
Publication of CN105092997A publication Critical patent/CN105092997A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105092997B publication Critical patent/CN105092997B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够从非平稳的高频振荡信号中准确提取特征量以及系统故障暂态信息的识别方法。该方法只需通过变电站录波装置记录的雷电过电压信号即可对雷击方式进行准确识别。本发明的技术方案是:采集雷击过电压信号,利用经验模式分解(EMD)对输电线路雷击过电压信号进行分析,对包含大部分高频信号的固有模式函数(IMF)进行希尔伯特(Hilbert)变换,将变换后的IMF瞬时幅值作为特征量,并计算其相应的方差贡献率的大小,进而完成输电线路雷电绕击和反击的判别。本发明不受线路接地电阻和雷电流幅值的影响,且克服了目前雷电流参数实测技术中获取数据工作量大和易误判的缺点,能为输电线路的防雷分析提供理论参考。

Description

一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域,特别涉及一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法。
背景技术
前苏联和日本为了防护雷电过电压,对特高压架空输电线路作了精心的防雷设计。尽管国外在特高压线路设计时认为其特高压架空输电线路的耐雷水平很高,但投入运行后仍多次发生雷击跳闸。前苏联1000kV线路在较短的运行时间(3000km·年)内已发生雷击跳闸21次,跳闸率高达0.7/km·年。特高压输电线路长度一般在几十到几百千米不等,由于受到输电走廊的地形、气候等因素的影响,极易遭受雷击,从而产生过电压造成绝缘子闪络,引起停电事故。
雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,它分为绕击和反击两种。绕击和反击发生的机理及过程不同,防护措施也不同,对绕击与反击的准确判别对采取合理的防雷措施具有重要的指导意义。
雷电过电压信号分析通常采用傅立叶算法、Prony算法和小波算法,但是这些方法缺点是傅立叶算法和Prony算法难以处理非平稳信号,小波算法中小波基难以选取。实测技术中采用磁带、磁钢棒等方法通过测量雷电流波形参数来进行绕击与反击的识别,该方法的缺点是此类装置不能重复测量,数据获取工作量大,依靠工作经验来判别,容易出现误判。
对线路雷击方式进行有效识别,就能给线路安全运行及防雷工作提供正确的指导,给防雷措施的制定提供理论依据,对进一步提高电网的稳定运行能力具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法。该方法能够从非平稳的高频振荡信号中准确提取动态振荡特性以及丰富的系统故障暂态信息,且只需对变电站录波装置记录的雷电过电压信号进行分析即可对雷击方式进行准确识别。
当雷击线路上时,输电线路的导线中会产生过电压,不同雷击方式产生的过电压不同,通过研究过电压信号里包含的特征量,可以准确判断出雷击输电线路方式。实际的录波电压表明,雷电绕击与反击所产生的过电压从波形上很难分辨出来,必须借用分析工具来进一步识别。本发明利用希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang,HHT)方法来进行特征量的提取和分析,HHT由两部分组成:经验模式分解(EMD)和Hilbert变换,HHT方法具有良好的自适应性、快速性,非常适合对非平稳、非线性信号的分析。利用希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang,HHT)对过电压信号进行特征量提取,能够得到信号的各种参量之间的关系谱图,选择合适的特征量进行分类识别,能够准确的识别绕击与反击。
本发明关于一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,经过下列步骤完成。
(1)从变电站获取雷击时录波装置记录的过电压信号。
(2)对绕击与反击过电压进行EMD分解,得到若干阶相应的固有模式函数(IMF)。
(3)EMD分解得到若干阶IMF后,对前四阶IMF进行Hilbert变换,得到其瞬时幅值。
(4)计算各IMF瞬时幅值的方差贡献率
方差贡献率:
方差贡献率表示第i个元素的方差在全部方差中所占的百分比,能够描述第i个元素综合信息的能力大小;方差分量(variancecomponent)贡献率大,说明在这个事件中(100%)所占内容多,为主效应。
(5)把计算所得任意的值与阈值比较,若即为反击,否则为绕击。此处为对应的前四阶IMF瞬时幅值的方差贡献率,为判据门限值,根据经验设定。
本发明通过对某变电站实测数据进行识别效果验证,结果表明本发明的识别正确率达到91%以上,本发明在实际应用中是可行的。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明中的基本流程图。
图2为本发明中的过电压EMD分解结果。
图3为本发明中的IMF瞬时幅值。
图4为本发明中的IMF瞬时幅值方差贡献率。
具体实施方式
特高压输电线路发生雷击时,可以运用本发明的方法来进行正确的识别,具体实施步骤如下。
1)利用ATP-EMTP软件仿真分析,获得绕击与反击产生的过电压。
2)对变电站录波装置记录的雷击过电压进行EMD分解,得到若干阶相应的固有模式函数(IMF)。
3)EMD分解得到若干阶IMF后,对前四阶IMF进行Hilbert变换,得到其瞬时幅值。
4)计算各IMF瞬时幅值的方差贡献率
方差贡献率:
方差贡献率表示第i个元素的方差在全部方差中所占的百分比,能够描述第i个元素综合信息的能力大小;方差分量(variancecomponent)贡献率大,说明在这个事件中(100%)所占内容多,为主效应。
5)把计算所得任意的值与阈值比较,若即为反击,否则为绕击。此处为对应的前四阶IMF瞬时幅值的方差贡献率,为判据门限值,根据经验设定。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明主要针对雷电绕击与反击的情况下,利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件来提供雷击过电压数据。建立1000kV交流输电线路雷电绕击与反击仿真模型,仿真条件:雷电流波形为2.6/50的双指数波;雷电通道的波阻抗为400;绝缘子采用考虑先导发展的非线性电感模型;杆塔采用四段模型;接地电阻为10;线路采用模型且考虑了冲击电晕的影响。电磁暂态仿真分析结果表明,雷电绕击与反击所产生的过电压从波形上很难分辨出来,必须借用分析工具来进一步识别。本发明以雷击A相过电压为研究对象,利用HHT方法对线路雷电绕击与反击过电压波形进行特征量提取。
对绕击与反击过电压进行EMD分解,得到若干阶相应的IMF。相应的绕击与反击过电压EMD分解结果如图2所示。
EMD分解得到若干阶IMF后,对前四阶IMF进行Hilbert变换,得到其瞬时幅值,如图3所示。
以Hilbert变换得到的前四阶IMF的瞬时幅值为特征量,计算得到相应各IMF瞬时幅值的方差贡献率,分别如图4所示。从图4中可以看出,发生绕击过电压时,前四阶IMF瞬时幅值的方差贡献率比较均匀且都在40%以下,且比重相差不大。而反击过电压时则IMF1分量占主要部分,大于40%,其他分量的方差贡献率比较均匀且占的比重比较小。利用方差贡献率与判断门限值比较,若即为反击,否则为绕击。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明构思的前提下,轻易想到的变化或替换,均在本发明的保护范围内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,包括以下步骤:
1)从变电站获取雷击时录波装置记录的过电压信号;
2)对绕击与反击过电压进行EMD分解,得到若干阶相应的固有模式函数(IMF);
3)EMD分解得到若干阶IMF后,对前四阶IMF进行Hilbert变换,得到其瞬时幅值;
4)计算各IMF瞬时幅值的方差贡献率
5)把计算所得任意的值与阈值比较,若即为反击,否则为绕击;此处为对应的前四阶IMF瞬时幅值的方差贡献率,为根据经验设定的判据门限值。
2.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,其特征在于:所述步骤1)中利用变电站录波装置得到雷击过电压信号。
3.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,其特征在于:所述步骤2)中对雷击过电压信号进行EMD分解,得到若干阶对应的固有模式函数(IMF)。
4.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,其特征在于:所述步骤3)中对固有模式函数(IMF)的前四阶进行希尔伯特(Hilbert)变换,得到其瞬时幅值。
5.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,其特征在于:所述步骤4)中计算各固有模式函数瞬时幅值的方差贡献率
6.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法,其特征在于:所述步骤5)中将方差贡献率与判据阈值进行比较,若为反击,反之为绕击。
CN201410187468.6A 2014-05-06 2014-05-06 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法 Expired - Fee Related CN105092997B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410187468.6A CN105092997B (zh) 2014-05-06 2014-05-06 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410187468.6A CN105092997B (zh) 2014-05-06 2014-05-06 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105092997A true CN105092997A (zh) 2015-11-25
CN105092997B CN105092997B (zh) 2018-01-02

Family

ID=54573885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410187468.6A Expired - Fee Related CN105092997B (zh) 2014-05-06 2014-05-06 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105092997B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107490748A (zh) * 2017-08-17 2017-12-19 国网新疆电力公司经济技术研究院 一种基于卡环取电技术的架空输电线路雷电监测装置
CN108562808A (zh) * 2018-01-18 2018-09-21 中国人民解放军陆军工程大学 一种雷电回击速度测量方法
CN113158781A (zh) * 2021-03-10 2021-07-23 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 一种雷击跳闸类型识别方法
CN113224740A (zh) * 2021-06-21 2021-08-06 上海宏英智能科技股份有限公司 一种大电流电源防反接抗浪涌电路
CN113466598A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 国网吉林省电力有限公司白山供电公司 一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法
CN114325092A (zh) * 2021-12-16 2022-04-12 国网陕西省电力有限公司经济技术研究院 一种识别数据缺失下的输电线路雷击类型的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101290336A (zh) * 2008-06-18 2008-10-22 昆明理工大学 一种交流输电线路雷电绕击与反击的识别方法
CN101290337A (zh) * 2008-06-18 2008-10-22 昆明理工大学 一种高压直流输电线路雷电绕击与反击的识别方法
KR101154817B1 (ko) * 2010-11-30 2012-06-08 주식회사 엔컴 송전탑용 낙뢰통보장치 및 이를 이용한 낙뢰통보 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101290336A (zh) * 2008-06-18 2008-10-22 昆明理工大学 一种交流输电线路雷电绕击与反击的识别方法
CN101290337A (zh) * 2008-06-18 2008-10-22 昆明理工大学 一种高压直流输电线路雷电绕击与反击的识别方法
KR101154817B1 (ko) * 2010-11-30 2012-06-08 주식회사 엔컴 송전탑용 낙뢰통보장치 및 이를 이용한 낙뢰통보 시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈林: "《雷电全时空监测系统在超高压电网应用中的关键技术研究》", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107490748A (zh) * 2017-08-17 2017-12-19 国网新疆电力公司经济技术研究院 一种基于卡环取电技术的架空输电线路雷电监测装置
CN108562808A (zh) * 2018-01-18 2018-09-21 中国人民解放军陆军工程大学 一种雷电回击速度测量方法
CN108562808B (zh) * 2018-01-18 2020-06-26 中国人民解放军陆军工程大学 一种雷电回击速度测量方法
CN113158781A (zh) * 2021-03-10 2021-07-23 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 一种雷击跳闸类型识别方法
CN113224740A (zh) * 2021-06-21 2021-08-06 上海宏英智能科技股份有限公司 一种大电流电源防反接抗浪涌电路
CN113466598A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 国网吉林省电力有限公司白山供电公司 一种基于边缘计算的山区配电线路雷电监测方法
CN114325092A (zh) * 2021-12-16 2022-04-12 国网陕西省电力有限公司经济技术研究院 一种识别数据缺失下的输电线路雷击类型的方法
CN114325092B (zh) * 2021-12-16 2023-08-11 国网陕西省电力有限公司经济技术研究院 一种识别数据缺失下的输电线路雷击类型的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105092997B (zh) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105092997B (zh) 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法
CN102788932B (zh) 一种输电线路雷电绕击故障的辨识方法
CN109375051B (zh) 基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法及系统
CN104808109B (zh) 基于录波数据的高压输电线路故障识别方法和系统
CN105242133B (zh) 一种改进配电线路雷电跳闸率计算方法
WO2014173314A1 (zh) 一种输电线路雷电行波特性测试系统
CN103675602A (zh) 一种输电线路雷击闪络与未闪络的判别方法
CN104897958B (zh) 一种输电线路雷击类型的辨识方法
CN103675607B (zh) 架空输电线路雷电绕击与反击识别方法
CN103941149B (zh) 电气化铁道牵引网故障定位方法
CN105224797A (zh) 一种特高压大跨越线路反击跳闸率计算方法
CN103018537B (zh) 基于cwd谱峭度的暂态电能质量扰动分类识别方法
CN104181376A (zh) 基于输电线路雷电压波形的雷击种类识别方法
CN112257238B (zh) 多重雷下的断路器绝缘受损风险评估方法及其装置
CN103884935A (zh) 结合分布式雷电流监测的输电线路防雷性能评估方法
Michishita et al. Flashover rate of 6.6-kV distribution line due to direct negative lightning return strokes
CN104090211B (zh) 一种配电线路高阻接地故障的在线检测方法
CN104865502A (zh) 一种基于s变换的直流输电线路雷击类型辨识方法
CN110927528A (zh) 一种输电线路故障模拟试验装置
CN203838288U (zh) 一种交、直流输电线路雷电绕击与反击识别装置
CN104833873A (zh) 一种电感型限流避雷针防雷效果的理论验证方法
CN106841903A (zh) 35kV架空输电杆塔接地冲击响应测试和评估方法及系统
CN105548740A (zh) 雷击故障侵入波与接地故障侵入波的辨识方法与系统
Huang et al. New recognition method of lightning interference in long distance VSC-HVDC transmission system
Weng et al. Simulation calculation of impulse grounding resistance of 10 kV distribution line, Part 3: methods comparison and device development

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180102

Termination date: 20180506

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee