CN112666381B - 一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法和系统，通过互感器宽频特性校正方法对配电网关键节点电压互感器的二次电压进行二次电压波形校正，得到配电网雷电波特性，通过对配电网内不同空间分布的电压互感器对应的二次电压进行比较，结合电压互感器的空间分布特性，可以确定出雷击过电压的空间分布特性，不需要采用分压器进行监测，也解决了现有的电压互感器监测方式存在的缺陷。因此，本申请提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，解决了现有的配电网络雷击电压监测使用电压互感器和分压器方式存在的技术问题。

Description

一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法和系统

技术领域

本申请涉及电压监测技术领域，尤其涉及一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法和系统。

背景技术

配电网络分布范围大，所处大气环境条件、运行环境复杂，极易发生故障导致跳闸，影响供电可靠性。因此，有必要对反复发生故障的配网pt(电压互感器)、开关柜(GIS)等设备的暂态电压进行检测，从而对故障过程进行监测。

已有的电压互感器作为一种电压监测装置，在雷电冲击作用下，波形严重畸变，难以辨识雷电进波以及具体的波形特征，因此难以直接作为雷电监测信号源。若不使用电压互感器进行监测，采用现有的分压器对暂态电压进行监测，分压器电压监测方法主要针对实验室或局部电网的过电压的短时性监测，对于点多面广的配电网及其中运行的大量互感器、开关柜落雷引起的过电压监测，由于配电网空间开放，运行环境复杂多变，难以对其雷电暂态电压进行监测，从而无法对故障原因进行确认。因此，如何解决现有的雷击电压监测采用电压互感器和分压器方式存在的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法和系统，用于解决现有的配电网络雷击电压监测使用电压互感器和分压器方式存在的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，包括：

通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号；

基于互感器宽频特性校正方法对所述二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号；

若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对所述二次电压信号进行校正，所述特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间；

根据所述特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置。

可选地，所述基于互感器宽频特性校正方法对所述二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号，包括：

建立互感器宽频模型，将所述二次电压信号转化为双指数冲击电压波形，得到校正二次电压信号。

可选地，所述基于互感器宽频特性校正方法对所述二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号，之后，所述若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对所述二次电压信号进行校正，之前，还包括：

根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征。

可选地，所述根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征，包括：

若所述校正二次电压信号的波头时间在百微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在十微秒至千微秒之间，则所述校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，所述校正二次电压信号不具备雷电波特征。

可选地，所述根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征，包括：

若所述校正二次电压信号的波头时间在30～90微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在30～900微秒之间，则所述校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，所述校正二次电压信号不具备雷电波特征。

本申请第二方面提供了一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测系统，包括：

二次电压监测单元，用于通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号；

电压校正单元，用于基于互感器宽频特性校正方法对所述二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号；

雷电波判断单元，用于若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对所述二次电压信号进行校正，所述特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间；

空间定位单元，用于根据所述特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置。

可选地，所述电压校正单元具体用于：

建立互感器宽频模型，将所述二次电压信号转化为双指数冲击电压波形，得到校正二次电压信号。

可选地，所述雷电波判断单元包括判断子单元和特征量信息获取子单元；

所述判断子单元，用于根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征；

所述特征量信息获取子单元，用于若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，重新触发所述电压校正单元，使得所述电压校正单元对所述二次电压信号进行校正。

可选地，所述判断子单元具体用于：

检测所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，若所述校正二次电压信号的波头时间在百微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在十微秒至千微秒之间，则所述校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，所述校正二次电压信号不具备雷电波特征。

可选地，所述判断子单元具体用于：

检测所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，若所述校正二次电压信号的波头时间在30～90微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在30～900微秒之间，则所述校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，所述校正二次电压信号不具备雷电波特征。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中提供了一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，包括：通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号；基于互感器宽频特性校正方法对二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号；若校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对二次电压信号进行校正，特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间；根据特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置。

本申请提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，通过互感器宽频特性校正方法对配电网关键节点电压互感器的二次电压进行二次电压波形校正，得到配电网雷电波特性，通过对配电网内不同空间分布的电压互感器对应的二次电压进行比较，结合电压互感器的空间分布特性，可以确定出雷击过电压的空间分布特性，不需要采用分压器进行监测，也解决了现有的电压互感器监测方式存在的缺陷。因此，本申请提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，解决了现有的配电网络雷击电压监测使用电压互感器和分压器方式存在的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中提供的一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法的一个实施例，包括：

步骤101、通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号。

需要说明的是，本申请实施例中，不采用分压器监测电压，而是在使用电压监测装置从电压互感器的二次侧获取二次电压信号，避免了采用分压器的局限性。

步骤102、基于互感器宽频特性校正方法对二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号。

需要说明的是，本申请实施例中采用互感器宽频特性校正方法对二次电压信号进行校正，具体地，建立互感器宽频模型，将获取的二次电压信号转化为双指数冲击电压信号，得到校正二次电压信号。采用散射参数测试的方法，获取电压互感器在高频下的等效模型，基于该等效模型，可在测量得到的电压互感器二次电压信号基础上，依据等效模型进行逆运算，即能够获得原始波形，即校正二次电压信号。

步骤103、若校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对二次电压信号进行校正，特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间。

需要说明的是，若检测到校正二次电压信号的波形符合雷电波特征，则将该波形识别为雷电波，获取该雷电波的波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间等特征量信息。

在一个实施例中，如果检测到校正二次电压信号的波头时间在数十微秒(一般取30～90微秒)，具备单侧幅值特征，波尾时间在数十至数百微秒之间(一般取30～900微秒)，则将该波形识别为雷电波，并获取其幅值、波头时间、陡度，波尾时间等特征量。

步骤104、根据特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置。

需要说明的是，配电网关键节点的选取可以选择网络节点位置相对固定的位置，在这些位置安装电压互感器，则能够建立起节点间电气联系的特性矩阵。在得到配电网各个关键节点中的雷电波特征量信息之后，进一步根据各个节点的雷电波特征量信息对比，可以实现雷电波在节点之间的空间位置和传播方向等的判断，得到配电网络雷击过电压空间分布特性。

本申请实施例提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，通过互感器宽频特性校正方法对配电网关键节点电压互感器的二次电压进行二次电压波形校正，得到配电网雷电波特性，通过对配电网内不同空间分布的电压互感器对应的二次电压进行比较，结合电压互感器的空间分布特性，可以确定出雷击过电压的空间分布特性，不需要采用分压器进行监测，也解决了现有的电压互感器监测方式存在的缺陷。因此，本申请提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，解决了现有的配电网络雷击电压监测使用电压互感器和分压器方式存在的技术问题。

实施例2

为了便于理解，请参与图2，本申请中提供了一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测系统的实施例，包括：

二次电压监测单元，用于通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号。

电压校正单元，用于基于互感器宽频特性校正方法对二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号。

雷电波判断单元，用于若校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对二次电压信号进行校正，特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间。

空间定位单元，用于根据特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置。

所述电压校正单元具体用于：

建立互感器宽频模型，将二次电压信号转化为双指数冲击电压波形，得到校正二次电压信号。

雷电波判断单元包括判断子单元和特征量信息获取子单元；

判断子单元，用于根据校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断校正二次电压信号是否具备雷电波特征；

特征量信息获取子单元，用于若校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取校正二次电压信号的特征量信息，否则，重新触发电压校正单元，使得电压校正单元对二次电压信号进行校正。

判断子单元具体用于：

检测校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，若校正二次电压信号的波头时间在百微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在十微秒至千微秒之间，则校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，校正二次电压信号不具备雷电波特征。

判断子单元具体用于：

检测校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，若校正二次电压信号的波头时间在30～90微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在30～900微秒之间，则校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，校正二次电压信号不具备雷电波特征。

本申请实施例中，不采用分压器监测电压，而是在使用电压监测装置从电压互感器的二次侧获取二次电压信号，避免了采用分压器的局限性。

本申请实施例中采用互感器宽频特性校正方法对二次电压信号进行校正，具体地，建立互感器宽频模型，将获取的二次电压信号转化为双指数冲击电压信号，得到校正二次电压信号。采用散射参数测试的方法，获取电压互感器在高频下的等效模型，基于该等效模型，可在测量得到的电压互感器二次电压信号基础上，依据等效模型进行逆运算，即能够获得原始波形，即校正二次电压信号。

若检测到校正二次电压信号的波形符合雷电波特征，则将该波形识别为雷电波，获取该雷电波的波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间等特征量信息。

在一个实施例中，如果检测到校正二次电压信号的波头时间在数十微秒(一般取30～90微秒)，具备单侧幅值特征，波尾时间在数十至数百微秒之间(一般取30～900微秒)，则将该波形识别为雷电波，并获取其幅值、波头时间、陡度，波尾时间等特征量。

配电网关键节点的选取可以选择网络节点位置相对固定的位置，在这些位置安装电压互感器，则能够建立起节点间电气联系的特性矩阵。在得到配电网各个关键节点中的雷电波特征量信息之后，进一步根据各个节点的雷电波特征量信息对比，可以实现雷电波在节点之间的空间位置和传播方向等的判断，得到配电网络雷击过电压空间分布特性。

本申请实施例提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测系统，通过互感器宽频特性校正方法对配电网关键节点电压互感器的二次电压进行二次电压波形校正，得到配电网雷电波特性，通过对配电网内不同空间分布的电压互感器对应的二次电压进行比较，结合电压互感器的空间分布特性，可以确定出雷击过电压的空间分布特性，不需要采用分压器进行监测，也解决了现有的电压互感器监测方式存在的缺陷。因此，本申请提供的配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，解决了现有的配电网络雷击电压监测使用电压互感器和分压器方式存在的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测方法，其特征在于，包括：

通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号；

采用散射参数测试的方法建立互感器宽频模型，在测量得到的电压互感器的二次电压信号基础上，依据互感器宽频模型进行逆运算，将所述二次电压信号转化为双指数冲击电压波形，得到校正二次电压信号；

根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征；

若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对所述二次电压信号进行校正，所述特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间；

根据所述特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置；

所述根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征，包括：

若所述校正二次电压信号的波头时间在30～90微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在30～900微秒之间，则所述校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，所述校正二次电压信号不具备雷电波特征。

2.一种配电网络雷击过电压空间分布特性监测系统，其特征在于，包括：

二次电压监测单元，用于通过安装在配电网关键节点的电压监测装置获取配电网关键节点电压互感器的二次电压信号；

电压校正单元，用于基于互感器宽频特性校正方法对所述二次电压信号进行校正，得到校正二次电压信号；

雷电波判断单元，用于若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，持续对所述二次电压信号进行校正，所述特征量信息包括波头时间、波信号幅值、波信号陡度和波尾时间；

空间定位单元，用于根据所述特征量信息，结合配电网中电压互感器间的电气距离确定落雷的空间位置；

所述电压校正单元具体用于：

采用散射参数测试的方法建立互感器宽频模型，在测量得到的电压互感器的二次电压信号基础上，依据互感器宽频模型进行逆运算，将所述二次电压信号转化为双指数冲击电压波形，得到校正二次电压信号；

所述雷电波判断单元包括判断子单元和特征量信息获取子单元；

所述判断子单元，用于根据所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，判断所述校正二次电压信号是否具备雷电波特征；

所述特征量信息获取子单元，用于若所述校正二次电压信号具备雷电波特征，则获取所述校正二次电压信号的特征量信息，否则，重新触发所述电压校正单元，使得所述电压校正单元对所述二次电压信号进行校正；

所述判断子单元具体用于：

检测所述校正二次电压信号的波头时间、幅值特征和波尾时间，若所述校正二次电压信号的波头时间在30～90微秒内，具备单侧幅值特征，且波尾时间在30～900微秒之间，则所述校正二次电压信号具备雷电波特征，否则，所述校正二次电压信号不具备雷电波特征。