输电线路雷击跳闸事故性质识别系统技术方案

本发明专利技术涉及输电线路雷击跳闸事故性质识别，提供了一种输电线路雷击跳闸事故性质识别系统。该系统包括现场监测装置和上位机，现场监测装置包括电源单元、电流传感器单元、数据采集与处理单元以及通信单元，电流传感器单元、数据采集与处理单元、通信单元均与电源单元相连，电流传感器的输出端接至数据采集与处理单元的输入端，数据采集与处理单元的输出端接至通信单元的输入端；现场监测装置通过无线通信技术与上位机建立通信连接。该系统工程量和维护量小，监测自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统雷电监测领域，特别是涉及输电线路雷击跳闸事故性质识别领域。技术背景在输电线路电压等级向超高压和特高压发展的今天，雷击事故仍然是引起输电线路故障 开断的重要原因之一。绕击跳闸事故(雷电击中输电线路导线引起的跳闸)和反击跳闸事故(雷 电击中输电线路的避雷线或杆塔)是输电线路雷击跳闸事故的两种不同类型。对两种类型雷 击事故的防护措施也是有所不同的，除增强绝缘以及加装线路避雷器等共同思路外，对于绕 击跳闸事故一般采取从加强输电线路屏蔽体系的屏蔽能力方面着手防护，而对于反击跳闸事 故一般采取降低杆塔接地电阻的角度来加强防护。由于输电线路不同区段的微地理和微气象 条件的差异，不同区段往往会呈现以某种雷击事故为主导的情况。因此有必要了解特定区段 是容易遭受绕击跳闸还是反击跳闸，以便采取有针对性的防护措施。雷电定位系统(见参考文献1)是大面积、全自动、实时监测雷电活动的计算机在线系统， 能大面积实时探测并显示每次云对地雷击的位置、时间及雷电流幅值极性、回击次数等多项 雷电参数。但由于雷电定位系统是针对二维地理平面而设计的，其原理是利用雷击对地闪络 的空间场信号，而不是直接监测输电线路遭受雷击后沿线路传递的线路信号，因此在监测输 电线路雷击信息时会出现一些失误或遗漏。在判断输电线路雷击跳闸事故类型时一般根据雷 击电流的大小进行初步判断，但由于绕击事故的分散性和局部地形特征，如山坡地段较大雷 电流的雷击也可能绕击导线而跳闸，这种判断只是一种粗略判断，存在较大误判可能。寻迹器技术是目前国内外监测输电线路绕击与反击事故的常见方法。这种方法依靠 在输电线路杆塔、避雷线上装设大量的磁钢棒记录输电线路遭受雷击时的雷电流幅值和方向， 从而判断事故类型和位置。参考文献2对这种方法进行了总结。在对输电线路全线段监测时， 这种方法需要装设大量的记录传感器，工程量和维护量大，同时无法实现监测的自动化，不 具备实用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，该系统 能够准确判断雷击输电线路跳闸的方式(绕击跳闸与反击跳闸)，工程量和维护量较小，监测 自动化程度高。本专利技术所采用的技术方案是该输电线路雷击跳闸事故性质识别系统包括现场监测装置 和上位机，现场监测装置包括电源单元、电流传感器单元、数据采集与处理单元以及通信单 元，电流传感器单元、数据采集与处理单元、通信单元均与电源单元相连，电流传感器的输 出端接至数据采集与处理单元的输入端，数据采集与处理单元的输出端接至通信单元的输入 端；现场监测装置通过无线通信技术与上位机建立通信连接。使用输电线路雷击跳闸事故性质识别系统的方法为由现场监测装置先接收输电线路导 线中传播的雷电流和工频故障电流，对这两种电流进行模数转换成数字波形信号，然后将数 字波形信号上传到上位机管理系统，再利用小波分析的方法来分析该雷电流波形的特征，同 时根据现场监测装置监测到的工频故障电流的方向判断雷击事故发生的区间。相对已有技术方法，本系统具有以下优点1) 直接监测输电线路本体雷电波信号，识别故障类型准确；2) 不用每基杆塔安装监测装置，每隔10公里左右安装一个点，可以实现少量装置对输 电线路全线段的雷电特性监测；3) 可以分区段实现输电线路雷击事故规律的统计，为雷电防护提供依据；4) 实现了输电线路雷击事故监测统计的自动化、智能化和信息化。 附图说明图1是绕击暂态波形典型特征图。 图2是反击暂态波形典型特征示意图。 图3是系统结构图。 图4是现场监测装置原理框图。 图5是现场监测装置的立体结构图。 图6是剖切面示意图。 图7是现场监测装置的轴向剖面图。 图8是耦合变压器结构图。 图9是电源模块变换电路的原理图。 图IO是电流传感器的原理图。 图11是现场采集与处理单元的原理图。 图12是通信单元的原理图。 图13是上位机管理系统框图。 图14是上位机管理系统软件的流程图。 图15是具体实施例的示意图。具体实施方式大量的现场观测数据表明，虽然每一次雷击的雷电流波形都是不同的，但绝大多数雷电 流波形都满足较短的波头时间和较长的波尾时间这一特征。绕击跳闸时，雷电流击中输电线 路的导线引起闪络，该导线被击穿后雷电流经过较短的杆塔入地，由于杆塔波阻抗和地面反 射波的作用，会使沿线路传输的雷电流波形有很陡峭的下降沿和随后较低的幅值，如图l所 示；而反击跳闸时，雷电流击中避雷线或杆塔引起绝缘子串闪络跳闸，绝缘子串被击穿后， 较长的雷电流波尾会分流进入输电线路的导线传播，该雷电流波形具有很陡的上升沿和相对 缓慢下降的波尾，如图2所示。绕击跳闸和反击跳闸所形成的两种不同特性的雷电流沿输电 线路导线传输时，雷电流波形虽然会受到衰减、畸变和反射波因素的影响，但该波形的特征 在一定传输距离内仍然能够充分呈现。按照以上方法原理，设计了输电线路雷击跳闸事故性质识别系统。该系统的结构图如图3所示，其包括变电站甲、乙之间布设的现场监测装置(Al、 A2…Ai…An)和上位机(包括上位机管理系统、WEB客户端)。现场监测装置原理框图如图4所示，其包括电源单元、电流传感器单元、数据采集与处 理单元以及通信单元，电流传感器单元、数据采集与处理单元、通信单元均与电源单元相连， 电流传感器的输出端接至数据采集与处理单元的输入端，数据采集与处理单元的输出端接至 通信单元的输入端；现场监测装置通过无线通信技术与上位机建立通信连接。现场监测装置的立体结构如图5所示，剖切面如图6所示，剖切面延轴向，其剖面图如 图7所示现场终端外壳6由金属制成，其上半部与下半部通过卡槽连接，现场终端外壳6 的下半部支架7、电流传感器2、主板盒3。耦合变压器1在现场终端外壳6的内部，耦合变 压器1安装在支架7上。输电线路导线通过现场终端外壳6端部的导线穿孔4穿过耦合变压 器1的耦合线圈和电流传感器2的线圈。电源单元包括耦合变压器1和变换电路，电流传感 器单元包括电流传感器2。电源单元的变换电路、数据采集与处理单元、通信单元安装在主 板盒3中。通信单元配置的专用天线通过主板盒3和现场终端外壳6端部的天线穿孔5伸出 该外壳壳体，以保障通信信号的良好。耦合变压器1结构图如图8所示。其由截面积相同的两个半环形的硅钢片铁芯材料组成， 并在其中一个半环形铁芯上缠绕30 60匝导线，硅钢片铁芯的中间穿过输电线路导线。硅钢 片铁芯的截面为长40mm、宽20mm的长方形。电源单元通过耦合输电线路导线中的输入电流而变换出整个现场监测装置工作所需的电 源。电源单元的变换电路框图如图9所示，输入电流先进入共模滤波电路，共模滤波电路的 输出端接至全波整流电路的输入端，全波整流电路的输出端接至差模滤波电路的输入端，差 模滤波电路的输出端通过过压保护电路接至输出电源。共模滤波电路主要消除系统共模高频 干扰,其采用铁氧体芯的绕线电感，电感大小8mH左右。全波整流电路主要将输入电流整流成 脉动的直流电源，其采用KRB206整流模块。差模滤波电路主要消除系统差模干扰，其使用差模 电感。过压保护电路在系统过压时,保护输出电源不受损害。电流传感器单元的原理如图IO所示，其采用了罗柯夫斯基线圈，罗柯夫斯基电流传感器 与传统的电磁式互感器相比，它没有铁心饱和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，其特征在于：其包括现场监测装置和上位机，现场监测装置包括电源单元、电流传感器单元、数据采集与处理单元以及通信单元，电流传感器单元、数据采集与处理单元、通信单元均与电源单元相连，电流传感器单元的输出端接至数据采集与处理单元的输入端，数据采集与处理单元的输出端接至通信单元的输入端；现场监测装置通过无线通信技术与上位机建立通信连接。

【技术特征摘要】
1、一种输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，其特征在于其包括现场监测装置和上位机，现场监测装置包括电源单元、电流传感器单元、数据采集与处理单元以及通信单元，电流传感器单元、数据采集与处理单元、通信单元均与电源单元相连，电流传感器单元的输出端接至数据采集与处理单元的输入端，数据采集与处理单元的输出端接至通信单元的输入端；现场监测装置通过无线通信技术与上位机建立通信连接。2、 如权利要求1所述的输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，其特征在于所述电源单 元包括耦合变压器(1)和变换电路。3、 如权利要求l所述的输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，其特征在于所述电流传 感器单元包括罗柯夫斯基线圈。4、 如权利要求1所述的输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，其特征在于所述通信单元采用GPRS通信系统或CDMA通信系统。5、 如权利要求1所述的输电线路雷击跳闸事故性质识别系统，其特征在于其使用方法包括由现场监测装置先接收输电线路导线中传播的雷电流和工频故障电流，对这两种电流进 行模数转换成数字波形信号，然后将数字波形信号上传到上位机，再由上位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘熠，
申请(专利权)人：刘熠，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]