一种基于多测点极电流行波的直流线路雷击闪络性质辨识方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多测点极电流行波的直流线路雷击闪络性质辨识方法，属于电力系统继电保护技术领域。沿直流输电线路全长设置7个检测点；当直流线路遭受雷击时，首先，通过多个检测点获取到电流行波数据，并对其进行三次B样条小波变换，求取小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性；其次，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击区段；再次，根据雷击区段两侧的检测点获取到的电流初始行波浪涌的极性判别雷击闪络性质：若正、负极电流行波首波头极性相同，则判定为雷电反击闪络故障，反之，则判为雷电绕击。本发明专利技术利用多测点极电流行波首波头极性差异判别雷击闪络性质，可有效避免量测端故障对雷击闪络性质判别的影响，原理简单，可靠有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于多测点极电流行波的直流线路雷击闪络性质辨识方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
国内外特高压直流输电的运行经验表明，线路故障约占直流系统故障的50％，而雷击是引起线路故障的主要原因。特高压直流输电线路所跨越的地形和气候条件多变，沿线雷击情况存在差异，直流线路发生雷击故障以后要求准确辨识雷击闪络性质，若能对直流线路沿线发生的雷击闪络性质进行有效的判别，则能够在实际线路的防雷中做到有的放矢，根据线路所处地形以及环境条件进行分段的防雷设计，从而为防雷和检修工作提供基础数据支持。目前，对雷击闪络性质的辨识研究多存在于线路设计和电磁暂态仿真阶段，没有直接的检测技术实现雷电反击和雷电绕击故障辨识。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种基于多测点极电流行波的直流线路雷击闪络性质辨识方法，用以解决上述问题。本专利技术的技术方案是：一种基于多测点极电流行波的直流输电线路雷击闪络性质辨识方法，沿直流输电线路全长设置7个检测点；当直流线路遭受雷击时，首先，通过多个检测点获取到电流行波数据，并对其进行三次B样条小波变换，求取小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性；其次，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击区段；再次，根据雷击区段两侧的检测点获取到的电流初始行波浪涌的极性判别雷击闪络性质：若正、负极电流行波首波头极性相同，则判定为雷电反击闪络故障，反之，则判为雷电绕击。具体步骤为：第一步、电流行波数据的获取：沿直流输电线路全长设置7个检测点，当直流线路遭受雷击时，通过各个检测点获取故障电流行波，并截取雷击故障后5ms时窗内行波数据；第二步、雷击区段判别：将第一步得到的各个检测点的电流行波求取小波变换模极大值，取首个小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击闪络区段，即：若sgn(M1k)×sgn(M2k)＝-1，则故障位于检测点1和检测2之间 (1a)若sgn(M2k)×sgn(M3k)＝-1，则故障位于检测点2和检测3之间 (1b)若sgn(M3k)×sgn(M4k)＝-1，则故障位于检测点3和检测4之间 (1c)若sgn(M4k)×sgn(M5k)＝-1，则故障位于检测点4和检测5之间 (1d)若sgn(M5k)×sgn(M6k)＝-1，则故障位于检测点5和检测6之间 (1e)若sgn(M6k)×sgn(M7k)＝-1，则故障位于检测点6和检测7之间 (1f)在式(1)中，k的取值为+，-，其中+为正极线路检测点，-为负极线路检测点；M为电流行波的小波变换模极大值；sgn(.)为符号函数，如果(.)的值大于0，则sgn(.)＝1，如果(.)的值小于0，则sgn(.)＝-1；“×”表示乘法运算；第三步、雷击闪络性质的辨识：根据极电流行波首波头极性判别雷击闪络性质，即若sgn(Mj+)×sgn(Mj-)＝1，则判定为雷电反击闪络 (2a)若sgn(Mj+)×sgn(Mj-)＝-1，则判为雷电绕击闪络 (2b)在式(2)中，j为离雷击区段的最近的检测点，且取值为1，2，3……7。本专利技术的原理是：当直流输电线路遭受雷击时，各个检测点的暂态极电流行波首波头突变方向与检测点位置和雷击点位置直接相关，随着雷电流沿着输电线路向两侧传播，位于故障点两侧的检测点检测到的极电流行波首波头极性相反，相同侧的检测点的极电流行波首波头极性相同。另外，直流输电线路遭受反击和绕击时，正负极的暂态电流初始行波波头极性具有明显的区别。雷击杆塔时，正极和负极的暂态电流首波头极性相同；雷电绕击输电线路时，正极和负极的暂态电流首波头极性相反。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过沿线的多个检测点采集暂态极电流行波，可以根据任意一个检测点的极电流行波首波头极性特征来判别出雷击闪络性质，判别结果不受雷击点位置的影响。(2)本专利技术依据雷电反击和雷电绕击情况下极电流行波首波头极性差异构造判据，不仅原理简单，且判别结果准确率高。附图说明图1是本专利技术双极直流输电系统结构示意图；图2是本专利技术550km处雷电反击故障各检测点线模电流行波波形图；图3是本专利技术550km处雷电反击各检测点的小波变换结果；图4是本专利技术600km处雷电绕击故障各检测点线模电流行波波形图；图5是本专利技术600km处雷电绕击各检测点的小波变换结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。一种基于多测点极电流行波的直流输电线路雷击闪络性质辨识方法，沿直流输电线路全长设置7个检测点；当直流线路遭受雷击时，首先，通过多个检测点获取到电流行波数据，并对其进行三次B样条小波变换，求取小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性；其次，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击区段；再次，根据雷击区段两侧的检测点获取到的电流初始行波浪涌的极性判别雷击闪络性质：若正、负极电流行波首波头极性相同，则判定为雷电反击闪络故障，反之，则判为雷电绕击。具体步骤为：第一步、电流行波数据的获取：沿直流输电线路全长设置7个检测点，当直流线路遭受雷击时，通过各个检测点获取故障电流行波，并截取雷击故障后5ms时窗内行波数据；第二步、雷击区段判别：将第一步得到的各个检测点的电流行波求取小波变换模极大值，取首个小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击闪络区段，即：若sgn(M1k)×sgn(M2k)＝-1，则故障位于检测点1和检测2之间 (1a)若sgn(M2k)×sgn(M3k)＝-1，则故障位于检测点2和检测3之间 (1b)若sgn(M3k)×sgn(M4k)＝-1，则故障位于检测点3和检测4之间 (1c)若sgn(M4k)×sgn(M5k)＝-1，则故障位于检测点4和检测5之间 (1d)若sgn(M5k)×sgn(M6k)＝-1，则故障位于检测点5和检测6之间 (1e)若sgn(M6k)×sgn(M7k)＝-1，则故障位于检测点6和检测7之间 (1f)在式(1)中，k的取值为+，-，其中+为正极线路检测点，-为负极线路检测点；M为电流行波的小波变换模极大值；sgn(.)为符号函数，如果(.)的值大于0，则sgn(.)＝1，如果(.)的值小于0，则sgn(.)＝-1；“×”表示乘法运算；第三步、雷击闪络性质的辨识：根据极电流行波首波头极性判别雷击闪络性质，即若sgn(Mj+)×sgn(Mj-)＝1，则判定为雷电反击闪络 (2a)若sgn(Mj+)×sgn(Mj-)＝-1，则判为雷电绕击闪络 (2b)在式(2)中，j为离雷击区段的最近的检测点，且取值为1，2，3……7。实施例1：±800kV直流输电线路如图1所示。其线路的参数如下：直流输电线路全长为1500km，线路采用6分裂导线，分裂间距为0.45m。沿线路1500km全长从距离M端300km处开始，每隔200km设置一个检测点，共设置7个检测点。故障设置：检测点2与检测点3之间，距离M端550km处发生雷电反击故障。故障时刻为0.5s，过渡电阻设置为0Ω，采样
频率为1MHz。第一步、故障发生后，根据各个检测点获取故障电流行波，并截取雷击故障后5ms时窗内行波数据。第二步、雷击区段判别：将第一步得到的各个检测点的电流行波求取小波变换模极大值，取首个小波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多测点极电流行波的直流输电线路雷击闪络性质辨识方法，其特征在于：沿直流输电线路全长设置7个检测点；当直流线路遭受雷击时，首先，通过多个检测点获取到电流行波数据，并对其进行三次B样条小波变换，求取小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性；其次，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击区段；再次，根据雷击区段两侧的检测点获取到的电流初始行波浪涌的极性判别雷击闪络性质：若正、负极电流行波首波头极性相同，则判定为雷电反击闪络故障，反之，则判为雷电绕击。

【技术特征摘要】
1.一种基于多测点极电流行波的直流输电线路雷击闪络性质辨识方法，其特征在于：沿直流输电线路全长设置7个检测点；当直流线路遭受雷击时，首先，通过多个检测点获取到电流行波数据，并对其进行三次B样条小波变换，求取小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性；其次，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击区段；再次，根据雷击区段两侧的检测点获取到的电流初始行波浪涌的极性判别雷击闪络性质：若正、负极电流行波首波头极性相同，则判定为雷电反击闪络故障，反之，则判为雷电绕击。2.根据权利要求1所述的基于多测点极电流行波的直流输电线路雷击闪络性质辨识方法，其特征在于具体步骤为：第一步、电流行波数据的获取：沿直流输电线路全长设置7个检测点，当直流线路遭受雷击时，通过各个检测点获取故障电流行波，并截取雷击故障后5ms时窗内行波数据；第二步、雷击区段判别：将第一步得到的各个检测点的电流行波求取小波变换模极大值，取首个小波变换模极大值用以表征初始行波浪涌的极性，根据初始行波浪涌的极性，判断出雷击闪络区段，即：若sgn(M1k)×sgn(M2k)＝-1，则故障位于检测点1和检测2之间 (...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，田鑫萃，白冰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53