超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法及系统技术方案

本发明专利技术设计实现了一种超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法及系统，通过建立仿真模型，完全模拟超特高压输电工程线路的实际运行情况，并在固定仿真模型的波阻抗参数、运行方式、雷击位置之后，通过本发明专利技术中涉及的反演方法由仿真模型下的仿真雷电流得出实际雷电流的波头时间和幅值。同时，根据实际线路中受到雷击后是否具有跳闸情况，在仿真模型上施加不同大小的仿真雷电流，节省了判断的时间。本发明专利技术中设计的反演方法易于操作实现，运算量低，且考虑到超特高压输电工程线路下变电站的运行方式、设备参数、雷击位置、雷电流的波头时间和幅值等各方面信息，可准确划定实际线路下雷电流参数，为后续工作日工便利。

Lightning current inversion method and system for direct line of ultra UHV transmission line

The invention realizes a system of lightning current and an inversion method of ultra-high voltage transmission line engineering direct wire, through the establishment of simulation model, fully simulate the actual operation of EHV and UHV transmission line project, and after the parameters of wave impedance, fixed simulation method, lightning location, through the inverse method involved in the invention, by simulation of lightning current simulation model that actual lightning current wave head time and amplitude. At the same time, according to whether the actual line has been tripped after lightning strikes, the simulation model is applied to simulate the lightning current with different sizes, thus saving the time of judgment. The inversion method of design in the invention is easy to operate, low computational complexity, and taking into account the operation mode, EHV and UHV transmission line engineering of substation equipment parameters, lightning location and lightning current in all aspects of the first wave of time and amplitude information, can accurately delineate the actual line under lightning current parameters, for the follow-up work convenience.

【技术实现步骤摘要】
超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法及系统
本专利技术属于电力系统中电网安全与防护应用领域，并且更具体地，涉及一种超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法及系统。
技术介绍
我国超特高压输电工程架空线路雷击跳闸是影响电力系统安全稳定运行的主要原因。由于超特高压输电线路杆塔较高，遭受雷击的概率也较高，其雷击特性一直是研究热点和解决雷电防护的关键。据此，中国电力科学研究院研究开发了“超特高压GIS/HGIS输电工程架空线路故障识别定位系统”。该系统由安装在架空线路两端“GIS/HGIS变电站/开关站过电压监测装置系统”和安装在架空线路杆塔上的“线路杆塔雷电监测装置系统”组成，基于该系统能实现架空输电线路雷击电流监测和雷击故障识别功能。目前，国内外知名科研机构均采用国际通用的先进的图形化电磁暂态计算程序ATP-EMTP进行计算研究雷电侵入波过电压。但研究过程中，均是选定了雷电波的波形和幅值、雷击点的位置，计算出变电站各设备上的最大过电压幅值，然后据此确定各设备的绝缘水平和裕度。可见，其研究目的是为了变电站设备的绝缘配合。而本专利技术实现的目为根据变电站实测的雷电过电压波形反推雷击点的位置、雷电的幅值和波头时间。解决这个问题，当前并没有成熟的方法。根据变电站雷电侵入波过电压仿真计算研究经验，变电站的运行方式和设备阻抗参数、线路长度和阻抗参数、雷击点的位置、幅值和波头时间等均影响进入变电站的雷电侵入波波形，而且有许多因素带来非线性的影响。如何考虑上述因素的影响，根据“GIS/HGIS变电站/开关站过电压监测装置系统”实测的雷电过电压波形反推雷击点的位置、雷电的幅值和波头时间，即提出易于实现的超特高压GIS/HGIS输电工程线路直击导线雷电流反演方法，是本专利技术的目的。
技术实现思路
为了解决上述问题，根据本专利技术的一方面，提供一种超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法，包括，步骤1，针对实际线路建立波阻抗仿真模型；步骤2，对所述实际线路进行波形和频率监测，判断所述实际线路中是否存在被雷电直击的导线；步骤3，当所述实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路中被雷电直击的导线的雷击点位置，并获取实际线路中的雷电流过电压波形；步骤4，选定仿真雷电流的波头时间，根据所述仿真雷电流的波头时间计算仿真模型中的雷电流过电压波形，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压波形计算实际线路中的雷电流波头时间；步骤5，在实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路是否出现跳闸；步骤6，若实际线路未出现跳闸，则在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第一仿真雷电流值，计算仿真模型中雷电流过电压幅值，并将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值进行对比；步骤7，将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值进行对比，根据对比结果对所述第一仿真雷电流值进行调整，每次调整一个调整电流值，并将调整后的电流值作为第一仿真雷电流值，执行步骤6；当连续两个差值的乘积为负数时，执行步骤10；步骤8，若实际线路出现跳闸，则在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第二仿真雷电流值，计算仿真模型中雷电流过电压幅值，并将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值进行对比；步骤9，将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值进行对比，根据对比结果对所述第二仿真雷电流值进行调整，每次调整一个调整电流值，并将调整后的电流值作为第二仿真雷电流值，执行步骤8；当连续两个差值的乘积为负数时，执行步骤10；步骤10，确定仿真模型中雷电流过电压幅值的区间，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压幅值的区间计算实际线路中的雷电流幅值的区间。优选地，所述仿真模型包括所述超特高压输电工程线路中的所有变电站/开关站和待监测线路的仿真模型。优选地，所述仿真模型的运行方式与实际线路一致，其中所述运行方式为出线回数以及变压器运行数量。优选地，所述仿真雷电流波头时间可以为1μs、2.6μs和5μs。优选地，所述根据对比结果对所述第一仿真雷电流值进行调整为：当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值小于零时，则增加所述第一仿真雷电流值；当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值大于零时，则减小所述第一仿真雷电流值。优选地，当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值等于零时，则不调整所述第一仿真雷电流值，并根据仿真模型中雷电流过电压的幅值计算实际线路中雷电流幅值。优选地，所述根据对比结果对所述第二仿真雷电流值进行调整为：当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值小于零时，则增加所述第二仿真雷电流值；当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值大于零时，则减小所述第二仿真雷电流值。优选地，当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值等于零时，则不调整所述第二仿真雷电流值，并根据仿真模型中雷电流过电压的幅值计算实际线路中雷电流幅值。根据本专利技术的另一方面，提供一种超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演系统，包括：模型建立单元，用于根据实际线路建立波阻抗仿真模型；监测单元，用于对实际线路进行波形和频率监测，以判断所述实际线路中是否存在被雷电直击的导线；定位单元，当所述实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路中被雷电直击的导线的雷击点位置，并获取实际线路中的雷电流过电压波形；波头计算单元，选定仿真雷电流的波头时间，根据所述仿真雷电流的波头时间计算仿真模型中的雷电流过电压波形，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压波形计算实际线路中的雷电流波头时间；跳闸监控单元，在实际线路中存在被雷电直击的导线时，用于确定实际线路是否出现跳闸；仿真雷电流施加单元，根据跳闸监控单元的判断结果，在仿真模型中将与实际线路的雷击点相对应的位置施加仿真雷电流值，并根据仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的对比结果调整所述施加在仿真模型中的仿真雷电流值；幅值计算单元，当连续两个仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值的乘积为负数时，根据所述仿真模型中的雷电流过电压幅值的区间计算实际线路中的雷电流幅值的区间。优选地，所述仿真模型包括所述超特高压输电工程线路中的所有变电站/开关站和待监测线路的仿真模型。优选地，所述仿真模型的运行方式与实际线路一致，其中所述运行方式为出线回数以及变压器运行数量。优选地，所述仿真雷电流波头时间可以为1μs、2.6μs和5μs。优选地，所述跳闸监控单元的判断结果为实际线路未出现跳闸，则仿真雷电流施加单元在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第一仿真雷电流值；所述跳闸监控单元的判断结果为实际线路出现跳闸，则仿真雷电流施加单元在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第二仿真雷电流值。优选地，所述仿真雷电流施加单元对仿真雷电流进行调整时，每次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法，包括，步骤1，针对实际线路建立波阻抗仿真模型；步骤2，对所述实际线路进行波形和频率监测，判断所述实际线路中是否存在被雷电直击的导线；步骤3，当所述实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路中被雷电直击的导线的雷击点位置，并获取实际线路中的雷电流过电压波形；步骤4，选定仿真雷电流的波头时间，根据所述仿真雷电流的波头时间计算仿真模型中的雷电流过电压波形，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压波形计算实际线路中的雷电流波头时间；步骤5，在实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路是否出现跳闸；步骤6，若实际线路未出现跳闸，则在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第一仿真雷电流值，计算仿真模型中雷电流过电压幅值，并将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值进行对比；步骤7，将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值进行对比，根据对比结果对所述第一仿真雷电流值进行调整，每次调整一个调整电流值，并将调整后的电流值作为第一仿真雷电流值，执行步骤6；当连续两个差值的乘积为负数时，执行步骤10；步骤8，若实际线路出现跳闸，则在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第二仿真雷电流值，计算仿真模型中雷电流过电压幅值，并将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值进行对比；步骤9，将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值进行对比，根据对比结果对所述第二仿真雷电流值进行调整，每次调整一个调整电流值，并将调整后的电流值作为第二仿真雷电流值，执行步骤8；当连续两个差值的乘积为负数时，执行步骤10；步骤10，确定仿真模型中雷电流过电压幅值的区间，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压幅值的区间计算实际线路中的雷电流幅值的区间。...

【技术特征摘要】
1.一种超特高压输电工程线路直击导线的雷电流反演方法，包括，步骤1，针对实际线路建立波阻抗仿真模型；步骤2，对所述实际线路进行波形和频率监测，判断所述实际线路中是否存在被雷电直击的导线；步骤3，当所述实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路中被雷电直击的导线的雷击点位置，并获取实际线路中的雷电流过电压波形；步骤4，选定仿真雷电流的波头时间，根据所述仿真雷电流的波头时间计算仿真模型中的雷电流过电压波形，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压波形计算实际线路中的雷电流波头时间；步骤5，在实际线路中存在被雷电直击的导线时，确定实际线路是否出现跳闸；步骤6，若实际线路未出现跳闸，则在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第一仿真雷电流值，计算仿真模型中雷电流过电压幅值，并将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值进行对比；步骤7，将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值进行对比，根据对比结果对所述第一仿真雷电流值进行调整，每次调整一个调整电流值，并将调整后的电流值作为第一仿真雷电流值，执行步骤6；当连续两个差值的乘积为负数时，执行步骤10；步骤8，若实际线路出现跳闸，则在仿真模型中与实际线路的雷击点相对应的位置施加第二仿真雷电流值，计算仿真模型中雷电流过电压幅值，并将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值进行对比；步骤9，将仿真模型中雷电流过电压幅值与实际线路中雷电流过电压幅值的差值进行对比，根据对比结果对所述第二仿真雷电流值进行调整，每次调整一个调整电流值，并将调整后的电流值作为第二仿真雷电流值，执行步骤8；当连续两个差值的乘积为负数时，执行步骤10；步骤10，确定仿真模型中雷电流过电压幅值的区间，其中实际线路中的雷电流过电压波形与仿真模型中的雷电流过电压波形成正比，因此根据所述仿真模型中的雷电流过电压幅值的区间计算实际线路中的雷电流幅值的区间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真模型包括所述超特高压输电工程线路中的所有变电站/开关站和待监测线路的仿真模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述仿真模型的运行方式与实际线路一致，其中所述运行方式为出线回数以及变压器运行数量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真雷电流波头时间可以为1μs、2.6μs和5μs。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据对比结果对所述第一仿真雷电流值进行调整为：当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值小于零时，则增加所述第一仿真雷电流值；当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值大于零时，则减小所述第一仿真雷电流值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电流过电压幅值的差值等于零时，则不调整所述第一仿真雷电流值，并根据仿真模型中雷电流过电压的幅值计算实际线路中雷电流幅值。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据对比结果对所述第二仿真雷电流值进行调整为：当仿真模型中雷电流过电压幅值减去实际线路中雷电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，万磊，何慧雯，范冕，娄颖，张波，王磊，戴敏，李振强，查志鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11