CN117192292A - 一种雷击接地极线路故障测距方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雷击接地极线路故障测距方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。本发明利用信号采集装置采集雷击故障电压行波，经过预处理形成一个行向量并构造出两个计算矩阵，将两个计算矩阵各个对应元素相乘并对每一行进行求和得到一个列向量，获取列向量最大突变点的信息即可确定故障距离。与传统的接地极线路故障测距方法相比，本发明无需区分故障点反射波与对端母线反射波波头且不受故障距离、过渡电阻、噪声的影响，具有较高的稳定性和可靠性。

Description

一种雷击接地极线路故障测距方法及系统

技术领域

本发明涉及一种雷击接地极线路故障测距方法及系统，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

当前，特高压直流输电技术凭借其能够大容量、远距离传输等优势在我国得到迅速发展。接地极系统是特高压直流输电系统的重要一环，主要由导流系统、接地极线路、接地极等部分组成。接地极系统的主要任务是为直流输电系统提供不平衡直流电流通路和钳制中性点电位，接地极系统的正常运行与否直接影响直流输电系统安全稳定性运行。由于特高压直流输电系统的换流站一般建于发达地区，其重要电力设备较密集。为了不使接地极系统对特高压直流输电系统的重要电力设备产生干扰，接地极极址一般选于距离换流站数百里之外的偏僻地区，由架空接地极线路将换流站与接地极极址联系起来。架空接地极线路在经过地形较为复杂尤其是山林雷雨多发区时，经常会发生雷击接地极线路的事故。接地极线路发生故障时会对直流输电系统造成很大危害，且复杂的地形给电力工人维护检修接地极线路带来巨大的挑战。因此，为保证直流输电系统的安全稳定运行，应配置快捷有效的保护和故障测距系统，使接地极线路发生故障时，能够快速准确地测量出故障距离并执行相应的动作。故障测距常用的方法有行波法和故障分析法，而目前较为成熟的故障测距方法是行波法。传统的行波法又分为单端法和双端法。对于双端法，其测距精度较高且无测距死区，可靠性高，其缺点是需要双端采集装置的通信时钟同步，当长距离的接地极线路故障时，较小的时钟误差就会对测距结果造成巨大影响；对于单端法，装置简单，且无需考虑双端采集装置同步时钟的问题，其缺点是当故障发生在线路远端时存在测距死区。对于传统的行波法，其测距精度受过渡电阻、噪声等因素影响，还存在测量装置对行波波头标定识别不准确而导致测距失败的问题。因此，传统的测距方法应用在接地极线路上仍存在许多缺陷，迫切需要寻找另一种适合雷击接地极线路的故障测距方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种雷击接地极线路故障测距方法及系统，用以解决传统故障测距方法受各种过渡电阻、噪声等因素影响以及量测装置难以区分故障点反射波与对端母线反射波波头等问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种雷击接地极线路故障测距方法，所述雷击接地极线路故障测距方法包括：Step1：利用信号采集装置采集雷击故障电压行波；Step2：对所得雷击故障电压行波进行预处理；Step3：将所述预处理的数据作为一个行向量p，根据该行向量构造两个计算矩阵；Step4：将两个计算矩阵各个对应元素进行相乘形成过渡矩阵C；Step5：对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T；Step6：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}，再通过求集合{|e_i|}的最大值得到最大突变点e_max，其中i对应列向量d的行数。Step7：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算，确定故障距离。

所述Step1包括：Step1.1：在中性线母线附近接入行波信号采集装置；Step1.2：利用信号采集装置采集雷击故障电压行波。

所述Step2包括：Step2.1：通过凯伦布尔变换将所述雷击故障电压行波解耦为接地极线路线模电压行波分量和接地极线路零模电压行波分量；Step2.2：将接地极线路线模电压行波分量进行5次幂变换。

所述Step3包括为：Step3.1：将经过预处理的数据作为一个行向量p，所述经过预处理的数据为经过预处理的接地极线路线模电压行波分量的数据；Step3.2：行向量p往左滑动n次形成计算矩阵A的第n个行向量，并记录下来；Step3.3：行向量p往右滑动n次形成计算矩阵B的第n个行向量，并记录下来。

所述滑动次数n的取值范围为1，2，3…l/a；其中，l为接地极线路长度，a为滑动距离。

所述Step7包括：Step7.1：定义sgn函数，当自变量大于0时输出为1，自变量小于0时输出为-1；Step7.2：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算；Step7.3：当sgn函数输出为1时，故障距离x=i×a；当sgn函数输出为-1时，故障距离x=l-i×a，其中，l为接地极线路长度，a为滑动距离。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种雷击接地极线路故障测距系统，所述雷击接地极线路故障测距系统包括：信号采集模块，用于在量测端对雷击故障电压行波数据进行采集和存储；数值计算模块，用于对雷击故障电压行波进行预处理，并将所得的数据经过数学处理得到计算矩阵与过渡矩阵，对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d1d2…dn]T；故障测距模块，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数，并利用sgn函数进行判断测距结果。

所述信号采集模块包括：数据采集单元，用于在量测端采集互感器二次侧电气模拟信号；模数转换单元，用于将互感器二次侧的电气模拟信号转换为数字信号；保护启动单元，用于在数字信号大于预设值时，启动保护装置。

所述数值计算模块包括：线模转换单元，用于获取接地极线路雷击故障电压行波的线模分量；幂数变换单元，用于将接地极线路雷击故障电压行波的线模分量进行5次幂变换；数值计算单元，用于构造计算矩阵和过渡矩阵，对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T。

所述故障测距模块包括：突变点检测单元，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数；故障位置判断单元，用于根据sgn函数判断故障发生点在接地极线路半线长内或半线长外；故障距离计算单元，用于根据最大变点对应的行数与滑动步长a确定测距结果。

本发明的有益效果是：

1、本发明无需区分故障点反射波与对端母线反射波波头，具有较高的效率。

2、本发明采用单端行波法对接地极线路进行故障测距，无需考虑同步时钟的问题。

3、本发明故障测距精度受各种因素影响较小，减小了维护人员检修的难度。

附图说明

图1是本发明仿真模型拓扑图；

图2是本发明的故障测距流程图；

图3是本发明的系统框图；

图4是本发明半线长内故障的行波网格图；

图5是本发明半线长外故障的行波网格图；

图6是本发明实施例1的故障测距结果图；

图7是本发明实施例2的故障测距结果图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

下面根据附图1至附图7对本申请实施例的技术方案进行简单阐述：

根据一些实施例，本发明的技术方案是：一种雷击接地极线路故障测距方法，因为接地极故障电压行波首波头从量测端到达故障点再从故障点反射回到量测端时刚好经过两倍的故障距离2x，将故障电压行波分别以步长为a向左和向右滑动，当故障电压行波首波头与第一个故障点反射波波头相遇时，两波形各自滑动的距离刚好是一倍的故障距离x，且此时两个经过移动的故障电压行波的乘积最大，根据此信息便可确定故障距离。

其具体步骤为：

Step1：利用信号采集装置采集雷击电压行波。该步骤的实现方法是，在特高压直流输电系统接地极线路中，电压行波和电流行波难以直接测出，可在中性线母线测量端附近装设一个行波耦合器与电流互感器。当接地极线路发生雷击故障时，雷击故障电压行波通过行波耦合器将会产生电流，再用电流互感器测出该电流信息便可间接计算出电压信号。

Step 2：对所得雷击故障电压行波信号进行预处理。具体为：

Step 2.1：通过凯伦布尔变换将接地极线路雷击故障电压行波解耦为接地极线路线模电压行波分量和接地极线路零模电压行波分量。执行该步骤的依据在于，行波在接地极线路的传输是零模分量与线模分量的传输，其在实际接地极线路中的传输受多种因素影响。其中，线模分量行波传输中占绝对主导地位，而零模分量受到诸多因素的影响导致其衰减较快且波速较慢，从而使零模分量经过反射后可能无法到达测量端。所以，选用线模分量作为接地极线路故障测距的状态量更为合理。公式如下：

式中U₁线模电压分量，U₀表示零模电压分量，U_M表示正极电压，U_N表示负极电压。

Step 2.2：将接地极线模电压行波分量进行5次幂变换。执行该步骤的优势是对故障电压行波进行5次幂运算，可以放大故障特征，使检测装置具有更高的灵敏性。由于雷击故障电压行波首波头与故障点反射波的极性相同，而与对端母线反射波极性相反，进行奇数次幂运算是为了避免改变故障电压行波的极性。

Step3：将所述预处理的数据作为一个行向量p，根据该行向量构造两个计算矩阵。执行该步骤的优势在于，无需区分故障点反射波与对端母线反射波波头，只需用所测得的接地极线模电压行波数据形成两个计算矩阵。具体为：

Step3.1：将经过预处理得到的行波数据进行作为一个行向量p。

Step3.2：行向量p往左滑动n次形成计算矩阵A的第n个行向量，并记录下来。

Step3.3：行向量p往右滑动n次形成计算矩阵B的第n个行向量，并记录下来。

Step3.4：滑动次数n的取值范围为1，2，3…l/a。

Step4：将矩阵A与矩阵B各个对应元素进行相乘形成过渡矩阵C。具体为：

其中a_nm和b_nm对应矩阵A和矩阵B中的元素，n和m分别表示行和列。

Step5：对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T。执行该步骤的优势在于，故障点的信息只是与过渡矩阵C中最大元素所对应的行数有关，通过对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d，无需单独把过渡矩阵C中的最大元素提取出来处理，简化了计算过程。具体为：

Step6：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}，再通过求集合{|e_i|}的最大值得到最大突变点e_max，其中i对应列向量d的行数。执行该步骤的优势在于，当故障电压行波首波头与第一个故障点反射波波头相遇时，两波形各自滑动的距离刚好是一倍的故障距离x，且此时两故障电压行波的乘积最大，故根据此突变点的信息便可得到故障测距的结果。

Step7：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算，确定故障距离。执行该步骤的依据在于，本发明的关键是利用测量到的前两个故障行波波头进行故障测距。当雷击闪络故障发生在接地极线路半线长之内时，测量装置测量到的第二个波头是故障点所对应的反射波；而当雷击闪络故障发生在接地极线路半线长之外时，测量装置测量到的第二个波头是对端母线反射波。雷击造成接地极发生闪络故障时，故障电压行波首波头与故障点反射波的极性相同，两波头相遇时乘积为正，故障点所对应的位置为x；故障电压行波首波头与对端母线反射波的极性相反，两波头相遇时乘积为负，故障点所对应的位置为l-x。具体为：

Step7.1：定义sgn函数，当自变量大于0时输出为1，自变量小于0时输出为-1。

Step7.2：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算。

Step7.3：当sgn函数输出为1时，故障距离x=i×a；当sgn函数输出为-1时，故障距离x=l-i×a。

根据一些实施例，一种雷击接地极线路故障测距系统，包括：

信号采集模块，用于在量测端对雷击故障电压行波数据进行采集和存储。

数值计算模块，用于对雷击故障电压行波进行预处理，并将所得的数据经过数学处理得到计算矩阵与过渡矩阵。

故障测距模块，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数，并利用sgn函数进行判断测距结果。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述电气信号采集模块包括：

数据采集单元，用于在量测端采集互感器二次侧电气模拟信号。

模数转换单元，用于将互感器二次侧的电气模拟信号转换为数字信号。

保护启动单元，用于在数字信号大于预设值时，启动保护装置。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述数值计算模块中包括：

线模转换单元，用于获取接地极线路雷击故障电压行波的线模分量。

幂数变换单元，用于将接地极线路雷击故障电压行波的线模分量进行5次幂变换。

数值计算单元，用于构造计算矩阵和过渡矩阵。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述故障测距模块具体包括：

突变点检测单元：用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数。

故障位置判断单元：用于根据sgn函数判断故障发生点在接地极线路半线长内或半线长外。

故障距离计算单元：用于根据最大变点对应的行数与滑动步长a确定测距结果。

实施例1：含有接地极线路的高压直流输电系统仿真模型系统如附图1所示，线路全线长80km，接地极线路采用同塔双回架空线路，通过极址点阻值很小的电阻接地，一般不超过0.5Ω。在接地极线路上设置故障点距离测量点15km，故障类型为非金属性接地故障，过渡电阻为1Ω，采样率为1MHz。

实施的具体步骤为：

Step1：利用信号采集装置采集雷击故障电压行波。

Step2：对所得雷击故障电压行波进行预处理。具体为：

Step2.1：通过凯伦布尔变换将接地极线路雷击故障电压行波解耦为接地极线路线模电压行波分量和接地极线路零模电压行波分量。公式如下：

式中U₁线模电压分量，U₀表示零模电压分量，U_M表示正极电压，U_N表示负极电压。

Step2.2：将接地极线路线模电压行波分量进行5次幂变换。

Step3：将所述预处理的数据作为一个行向量p，根据该行向量构造两个计算矩阵。具体为：

Step3.1：将经过预处理得到的行波数据进行作为一个行向量p。

Step3.2：行向量p往左滑动n次形成计算矩阵A的第n个行向量，并记录下来。

Step3.3：行向量p往右滑动n次形成计算矩阵B的第n个行向量，并记录下来。

Step3.4：滑动次数n的取值范围为1，2，3…l/a。在本实施例中接地极线路长度l为80km，滑动距离a为0.05km，滑动次数n为1600。

Step4：将矩阵A与矩阵B各个对应元素进行相乘形成过渡矩阵C。具体为：

其中a_nm和b_nm对应矩阵A和矩阵B中的元素，n和m分别表示行和列。

Step5：对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T。具体为：

Step6：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}，再通过求集合{|e_i|}的最大值得到最大突变点e_max，其中i对应列向量d的行数。具体为：

Step6.1：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}。在本实施例中，突变点及其对应列向量d的行数i如表1所示。

表1：列向量d所有的突变点及其对应的行数

Step6.2：通过求集合{|e_i|}的最大值及其对应列向量d的行数i得到最大突变点e_max。在本实施例中，最大突变点e_max=4.815e-78，对应列向量d的行数i=300。

Step7：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算，确定故障距离。具体为：

Step7.1：定义sgn函数，当自变量大于0时输出为1，自变量小于0时输出为-1。

Step7.2：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算。在本实施例中，由e_max=4.815e-78，得sgn(e_max)=1。

Step7.3：当sgn函数输出为1时，故障距离x=i×a；当sgn函数输出为-1时，故障距离x=l-i×a。在本实施例中，由sgn(e_max)=1，得故障距离x=i×a =300×0.05=15km，测距误差为0。

图7为本发明提供的雷击接地极线路故障测距系统功能框图，包括：

信号采集模块，用于在量测端对雷击故障电压行波数据进行采集和存储。

数值计算模块，用于对雷击故障电压行波进行预处理，并将所得的数据经过数学处理得到计算矩阵与过渡矩阵。

故障测距模块，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数，并利用sgn函数进行判断测距结果。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述电气信号采集模块包括：

数据采集单元，用于在量测端采集互感器二次侧电气模拟信号。

模数转换单元，用于将互感器二次侧的电气模拟信号转换为数字信号。

保护启动单元，用于在数字信号大于预设值时，启动保护装置。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述数值计算模块中包括：

线模转换单元，用于获取接地极线路雷击故障电压行波的线模分量。

幂数变换单元，用于将接地极线路雷击故障电压行波的线模分量进行5次幂变换。

数值计算单元，用于构造计算矩阵和过渡矩阵。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述故障测距模块具体包括：

突变点检测单元：用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数。在本实施例中，最大突变点e_max=4.815e-78，对应列向量d的行数i=300。

故障位置判断单元：用于根据sgn函数判断故障发生点在接地极线路半线长内或半线长外。在本实施例中，由e_max=4.815e-78，得sgn(e_max)=1，即故障发生在接地极线路半线长内。

故障距离计算单元：用于根据最大变点对应的行数与滑动步长a确定测距结果。在本实施例中，由sgn(e_max)=1，得故障距离x=i×a =300×0.05=15km。

实施例2：含有接地极线路的高压直流输电系统仿真模型系统如附图1所示，线路全线长80km，接地极线路采用同塔双回架空线路，通过极址点阻值很小的电阻接地，一般不超过0.5Ω。在接地极线路上设置故障点距离测量点50km，故障类型为非金属性接地故障，过渡电阻为1Ω，采样率为1MHz。

实施的具体步骤为：

Step1：利用信号采集装置采集雷击故障电压行波。

Step2：对所得雷击故障电压行波进行预处理。具体为：

Step2.1：通过凯伦布尔变换将接地极线路雷击故障电压行波解耦为接地极线路线模电压行波分量和接地极线路零模电压行波分量。公式如下：

式中U₁线模电压分量，U₀表示零模电压分量，U_M表示正极电压，U_N表示负极电压。

Step2.2：将接地极线路线模电压行波分量进行5次幂变换。

Step3：将所述预处理的数据作为一个行向量p，根据该行向量构造两个计算矩阵。具体为：

Step3.1：将经过预处理得到的行波数据进行作为一个行向量p。

Step3.2：行向量p往左滑动n次形成计算矩阵A的第n个行向量，并记录下来。

Step3.3：行向量p往右滑动n次形成计算矩阵B的第n个行向量，并记录下来。

Step3.4：滑动次数n的取值范围为1，2，3…l/a。在本实施例中接地极线路长度l为80km，滑动距离a为0.05km，滑动次数n为1600。

Step4：将矩阵A与矩阵B各个对应元素进行相乘形成过渡矩阵C。具体为：

其中a_nm和b_nm对应矩阵A和矩阵B中的元素，n和m分别表示行和列。

Step5：对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T。具体为：

Step6：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}，再通过求集合{|e_i|}的最大值得到最大突变点e_max，其中i对应列向量d的行数。具体为：

Step6.1：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}。在本实施例中，突变点及其对应列向量d的行数如表2所示。

表2：列向量d所有的突变点及其对应的行数；

Step6.2：通过求集合{|e_i|}的最大值及其对应列向量d的行数i得到最大突变点e_max。在本实施例中，最大突变点e_max=-7.483e-81，对应列向量d的行数i=598。

Step7：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算，确定故障距离。具体为：

Step7.1：定义sgn函数，当自变量大于0时输出为1，自变量小于0时输出为-1。

Step7.2：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算。在本实施例中，由e_max=-7.483e-81，得sgn(e_max)=-1。

Step7.3：当sgn函数输出为1时，故障距离x=i×a；当sgn函数输出为-1时，故障距离x=l-i×a。在本实施例中，由sgn(e_max)=-1，得故障距离x=l-i×a =80-598×0.05=50.1km，测距误差为0.1km。

图3为本发明提供的雷击接地极线路故障测距系统功能框图，包括：

信号采集模块，用于在量测端对雷击故障电压行波数据进行采集和存储。

数值计算模块，用于对雷击故障电压行波进行预处理，并将所得的数据经过数学处理得到计算矩阵与过渡矩阵。

故障测距模块，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数，并利用sgn函数进行判断测距结果。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述电气信号采集模块包括：

数据采集单元，用于在量测端采集互感器二次侧电气模拟信号。

模数转换单元，用于将互感器二次侧的电气模拟信号转换为数字信号。

保护启动单元，用于在数字信号大于预设值时，启动保护装置。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述数值计算模块中包括：

线模转换单元，用于获取接地极线路雷击故障电压行波的线模分量。

幂数变换单元，用于将接地极线路雷击故障电压行波的线模分量进行5次幂变换。

数值计算单元，用于构造计算矩阵和过渡矩阵。

所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于所述故障测距模块具体包括：

突变点检测单元：用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数。在本实施例中，最大突变点e_max=-7.483e-81，对应列向量d的行数i=598。

故障位置判断单元：用于根据sgn函数判断故障发生点在接地极线路半线长内或半线长外。在本实施例中，由e_max=-7.483e-81，得sgn(e_max)=-1，即故障点发生在接地极线路半线长外。

故障距离计算单元：用于根据最大变点对应的行数与滑动步长a确定测距结果。在本实施例中，由sgn(e_max)=-1，得故障距离x=l-i×a =80-598×0.05=50.1km。

通过验证表明本发明所述的一种雷击接地极线路故障测距方法及系统可靠性高。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种雷击接地极线路故障测距方法，其特征在于，所述雷击接地极线路故障测距方法包括：

Step1：利用信号采集装置采集雷击故障电压行波；

Step2：对所得雷击故障电压行波进行预处理；

Step3：将所述预处理的数据作为一个行向量p，根据该行向量构造两个计算矩阵；

Step4：将两个计算矩阵各个对应元素进行相乘形成过渡矩阵C；

Step5：对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T；

Step6：标定所述列向量d中所有的突变点并记为集合{e_i}，再通过求集合{|e_i|}的最大值得到最大突变点e_max，其中i对应列向量d的行数；

Step7：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算，确定故障距离。

2.根据权利要求1所述的雷击接地极线路故障测距方法，其特征在于，所述Step1包括：

Step1.1：在中性线母线附近接入行波信号采集装置；

Step1.2：利用信号采集装置采集雷击故障电压行波。

3.根据权利要求1所述的雷击接地极线路故障测距方法，其特征在于，所述Step2包括：

Step2.1：通过凯伦布尔变换将所述雷击故障电压行波解耦为接地极线路线模电压行波分量和接地极线路零模电压行波分量；

Step2.2：将接地极线路线模电压行波分量进行5次幂变换。

4.根据权利要求1所述的雷击接地极线路故障测距方法，其特征在于，所述Step3包括为：

Step3.1：将经过预处理的数据作为一个行向量p，所述经过预处理的数据为经过预处理的接地极线路线模电压行波分量的数据；

Step3.2：行向量p往左滑动n次形成计算矩阵A的第n个行向量，并记录下来；

Step3.3：行向量p往右滑动n次形成计算矩阵B的第n个行向量，并记录下来。

5.根据权利要求4所述的雷击接地极线路故障测距方法，其特征在于：所述滑动次数n的取值范围为1，2，3…l/a；

其中，l为接地极线路长度，a为滑动距离。

6.根据权利要求1所述的雷击接地极线路故障测距方法，其特征在于，所述Step7包括：

Step7.1：定义sgn函数，当自变量大于0时输出为1，自变量小于0时输出为-1；

Step7.2：以最大突变点e_max为自变量作sgn函数运算；

Step7.3：当sgn函数输出为1时，故障距离x=i×a；当sgn函数输出为-1时，故障距离x=l-i×a，其中，l为接地极线路长度，a为滑动距离。

7.一种雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于，所述雷击接地极线路故障测距系统包括：

信号采集模块，用于在量测端对雷击故障电压行波数据进行采集和存储；

数值计算模块，用于对雷击故障电压行波进行预处理，并将所得的数据经过数学处理得到计算矩阵与过渡矩阵，对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T；

故障测距模块，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数，并利用sgn函数进行判断测距结果。

8.根据权利要求7所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于，所述信号采集模块包括：

数据采集单元，用于在量测端采集互感器二次侧电气模拟信号；

模数转换单元，用于将互感器二次侧的电气模拟信号转换为数字信号；

保护启动单元，用于在数字信号大于预设值时，启动保护装置。

9.根据权利要求7所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于，所述数值计算模块包括：

线模转换单元，用于获取接地极线路雷击故障电压行波的线模分量；

幂数变换单元，用于将接地极线路雷击故障电压行波的线模分量进行5次幂变换；

数值计算单元，用于构造计算矩阵和过渡矩阵，对过渡矩阵C的每一行进行求和得到列向量d=[d₁d₂…d_n]^T。

10.根据权利要求7所述的雷击接地极线路故障测距系统，其特征在于，所述故障测距模块包括：

突变点检测单元，用于标定列向量d最大突变点及其所对应的行数；

故障位置判断单元，用于根据sgn函数判断故障发生点在接地极线路半线长内或半线长外；

故障距离计算单元，用于根据最大变点对应的行数与滑动步长a确定测距结果。