CN108152668A - 一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，属于电力系统继电保护技术领域。当输电线路发生雷击故障时，由测量端测得三相电流故障波形，对电流幅值变化最大的一相电流采用小波变换，利用小波变换模极大值提取第一个突变量和第二个突变量之间的时间差，计算出导通的避雷器与闪络点之间的位置。本发明通过对线路避雷器对雷击线路暂态过程的影响分析，有利于对雷击线路行波测距进一步研究，可以实现线路避雷器距离闪络点位置的辨识，能够确定导通的避雷器和闪络点之间的距离关系。

Description

一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法

技术领域

本发明涉及一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

国内外针对雷击故障进行了大量的研究，分析了雷击数学模型，在过电压研究中分析了避雷器模型及避雷器在实际运行中的作用。近年来随着行波故障测距装置在220kV及以上电压等级输电线路上的安装，在重雷区、地势较高位置、历史发生过雷击位置等的杆塔往往装有避雷器，雷电波冲击线路绝缘时，线路避雷器会导通将雷电流引入；但是目前技术尚不能确定导通的避雷器和闪络点之间的距离关系，因此对线路避雷器与闪络点之间的距离进行测算将有助于输电线路防雷设计及进一步改造。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，当输电线路发生雷击故障时，由测量端测得三相电流故障波形，对电流幅值变化最大的一相电流采用小波变换，利用小波变换模极大值提取第一个突变量和第二个突变量之间的时间差，计算出导通的避雷器与闪络点之间的位置。

具体步骤为：

(1)当输电线路遭到雷击时，从测量端测得三相电流故障波形，并识别出电流幅值变化最大的一相电流故障波形；

(2)对电流幅值变化最大的一相电流故障波形利用下式计算离散小波变换：

对于任意的函数f(t)∈L²(R)，它的连续小波变换为：

上式中，L²(R)为平方可积的实数空间，即能量有限的信号空间，a为尺度因子，b为平移因子，为小波母函数；

对a,b取离散值,将表示为：

相应的函数f(t)的离散小波变换表示为：

其中，是由小波函数经2^j整数倍放、缩和经整数k平移所生成的函数族 j,k∈Z，采用三次B样条小波；

(3)利用下列不等式对测得的电流求取小波变换模极大值：

设是函数f(x)的小波函数，在尺度2^j下，在x_n的某一领域内，对一切x有则称x_n为小波变换的模极大值点，为小波变换的模极大值；

(4)最后，提取模极大值第一个突变量和第二个突变量之间的时间差Δt,代入下式算出导通的线路避雷器与闪络点之间的距离：

l＝Δt×v/2

上式中，v为经验波速，可取其为298km/ms。

本发明的有益效果是：通过对线路避雷器对雷击线路暂态过程的影响分析，有利于对雷击线路行波测距进一步研究，可以实现线路避雷器距离闪络点位置的辨识，能够确定导通的避雷器和闪络点之间的距离关系。

附图说明

图1是本发明杆塔线路遭雷击的模型图，其中M点为量测端；

图2是本发明A相电流故障波形图，(a)、(b)、(c)分别为避雷器距离闪络点400m，700m，900m的A相电流故障波形图；

图3是本发明A相电流故障波形小波分解模极大值示意图，(a)、(b)、(c)分别为避雷器距离闪络点400m，700m，900m的A相电流故障波形小波分解模极大值示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，当输电线路发生雷击故障时，由测量端测得三相电流故障波形，对电流幅值变化最大的一相电流采用小波变换，利用小波变换模极大值提取第一个突变量和第二个突变量之间的时间差，计算出导通的避雷器与闪络点之间的位置。

(1)当输电线路遭到雷击时，从测量端测得三相电流故障波形，并识别出电流幅值变化最大的一相电流故障波形；

(2)对电流幅值变化最大的一相电流故障波形利用下式计算离散小波变换：

对于任意的函数f(t)∈L²(R)，它的连续小波变换为：

上式中，L²(R)为平方可积的实数空间，即能量有限的信号空间，a为尺度因子，b为平移因子，为小波母函数；

对a,b取离散值,将表示为：

相应的函数f(t)的离散小波变换表示为：

其中，是由小波函数经2^j整数倍放、缩和经整数k平移所生成的函数族 j,k∈Z，采用三次B样条小波；

(3)利用下列不等式对测得的电流求取小波变换模极大值：

设是函数f(x)的小波函数，在尺度2^j下，在x_n的某一领域内，对一切x有则称x_n为小波变换的模极大值点，为小波变换的模极大值；

(4)最后，提取模极大值第一个突变量和第二个突变量之间的时间差Δt,代入下式算出导通的线路避雷器与闪络点之间的距离：

l＝Δt×v/2

上式中，v为经验波速，可取其为298km/ms。

实施例1：如图1所示，采用如图1所示的杆塔线路遭雷击的模型进行仿真，模型获取的避雷器距离闪络点400m，700m，900m的A相电流故障波形图如图2(a)、(b)、(c)所示。

(1)首先，当输电线路遭到雷击并且闪络点和雷击点位置一致时，这里A相输电线路发生雷电流绕击导致该相绝缘子串发生闪络，从测量端测得被雷击线路的A相电流I_A，避雷器距离闪络点400m、700m、900m处动作后的电流波形图如图2(a)、(b)、(c)所示；

(2)然后，对测得的I_A求取小波变换模极大值，利用小波变换模极大值与信号突变点一一对应以及模极大值幅值表示突变强度的大小，极性表征故障行波突变的方向这一特点，即在尺度2^j下，利用模极大值比较式，求取模极大值极大值比较式为：

公式(2)中，是函数fx的小波函数，x_n为小波变换的模极大值。避雷器距离闪络点400m、700m、900m处动作后的A相电流小波分解模极大值示意图分别如图3(a)、(b)、(c)所示；最后，利用模极大值准确提取第一个突变量和第二个突变量之间的时间t，图3(a)的时差为1.5μs，图3(b)的时差为2.5μs，图3(c)的时差为3.5μs。再代入公式(1),即可算出避雷器与闪络点之间的距离。图3(a)中算出避雷器安装位置距闪络点447m，图3(b)中算出避雷器安装位置距闪络点745m，图3(c)中算出避雷器安装位置距闪络点1043m。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，其特征在于：当输电线路发生雷击故障时，由测量端测得三相电流故障波形，对电流幅值变化最大的一相电流采用小波变换，利用小波变换模极大值提取第一个突变量和第二个突变量之间的时间差，计算出导通的避雷器与闪络点之间的位置。

2.根据权利要求1所述的计算导通的线路避雷器与线路闪络点之间距离的方法，其特征在于，具体步骤为：

(1)当输电线路遭到雷击时，从测量端测得三相电流故障波形，并识别出电流幅值变化最大的一相电流故障波形；

(2)对电流幅值变化最大的一相电流故障波形利用下式计算离散小波变换：

对于任意的函数f(t)∈L²(R)，它的连续小波变换为：

上式中，L²(R)为平方可积的实数空间，即能量有限的信号空间，a为尺度因子，b为平移因子，为小波母函数；

对a,b取离散值,将表示为：

相应的函数f(t)的离散小波变换表示为：

其中，是由小波函数经2^j整数倍放、缩和经整数k平移所生成的函数族 j,k∈Z，采用三次B样条小波；

(3)利用下列不等式对测得的电流求取小波变换模极大值：

设是函数f(x)的小波函数，在尺度2^j下，在x_n的某一领域内，对一切x有则称x_n为小波变换的模极大值点，为小波变换的模极大值；

(4)最后，提取模极大值第一个突变量和第二个突变量之间的时间差Δt,代入下式算出导通的线路避雷器与闪络点之间的距离：

l＝Δt×v/2

上式中，v为经验波速。