一种适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法技术

本发明专利技术涉及适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，属新型电力系统智能制造与继电保护领域。本发明专利技术包括步骤：当输电线路遭受雷击时，记录两端首波头波到时差及雷击点位置；检测两端后续信号具有时间关联性的异常波头，检验后续两端异常波头的衰减规律，判断是否为后续放电；累计后续放电次数并继续检测，出现异常波头则继续检测两端后续信号具有时间关联性的异常波头；无异常波头后输出雷击次数；本发明专利技术利用输电线路双端的行波和录波数据分析，根据后续放电波头到达双端检测点处时在时间上体现的关联性以及衰减的规律性对其进行有效识别；大量不同电压等级输电线路的仿真结果表明此方法有效且可靠，可广泛运用于输电线路的雷击识别。线路的雷击识别。线路的雷击识别。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，属于新型电力系统智能制造与继电保护


技术介绍

[0002]自然界大多数的雷云放电现象都包含多重雷击的过程，多重雷击分为主放电和后续放电，90%以上的后续放电时间间隔大于20ms，大部分多重雷击的持续时间为0~500ms，相比于单次雷击，其对电力系统造成的危害更加严重。据统计，80%以上的负极性雷击闪电包含两次以上的雷击放电，多重雷击次数最高可达17次，极易造成线路反击、残压超标、避雷器热击穿，还会使系统频繁自动重合闸，损坏断路器和变压器，因此，多重雷击具有高发性、难防性和危害性，对多重雷击的检测与防护是输电线路防雷问题的重中之重。如今电力行业内，对输电线路雷击的检测大致有三个途径：行波信号、录波信号、雷电定位系统。基于以上三个途径，输电线路单重雷的检测与防护已较为成熟，但多重雷的检测仍是空白，亟需提出可靠的多重雷击识别方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，以用于解决输电线路多重雷击检测方法的稀缺问题以及多重雷击识别可靠性不高的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，首先当输电线路遭受雷击时，启动两端的行波录波一体化设备，得到两端首波头波到时差及雷击点位置；再检测两端后续信号具有时间关联性的异常波头；接着再检验后续两端异常波头的衰减规律，判断是否为后续放电；累计后续放电次数并继续检测，出现异常波头则继续检测两端后续信号具有时间关联性的异常波头；无异常波头后输出雷击次数。
[0005]所述方法包括如下具体步骤：Step1：当输电线路遭受雷击时，线路两端的行波录波一体化设备启动，记录两端的首波头时间，计算其时差Δt，并判断雷击点位置；Step2：通过线路两端的录波设备检测后续信号，当距离雷击点较近侧发现t0时刻有异常波头出现时，比较对端录播信号中t0+Δt时刻是否也存在异常波头；Step3：若对端录波信号中t0+Δt时刻也存在异常波头，则结合双端所测的主放电首波头幅值对以上两个异常波头进行比对；Step4：通过比对，识别上述两个异常波头是否为后续放电造成，若是则记录；Step5：识别结束后，继续对两端录波装置中的后续信号进行检测，若仍有异常波头出现，则重复Step2~4；Step6：累计后续放电次数，直至两端录播信号中再无异常波头出现，输出雷击次数。
[0006]作为本专利技术的进一步方案，所述Step1具体包括：
线路两端的行波录波一体化设备无指定频率要求，能精确观测到雷击首波头到达时刻即可；通过两端观测到首波头的时间求取时间差Δt=t
M
‑
t
N
，M、N表示首端和末端，t
M
, t
N
为首波头到达首端和末端的时刻，并通过双端测距公式得出雷击位置；D
MF
为M端与雷击点的距离，L为线路长度；进而比较D
MF
与L/2（线路长度一半）的大小，判断雷击点更靠近线路哪一端。
[0007]作为本专利技术的进一步方案，所述Step2中，所述异常波头的定义，具体包括：异常波头即为类似雷击首波头的波头，以波头陡度作为判据，以主放电的0.95倍首波头陡度作为整定值；其中，取首波头的峰值P1、峰值时刻前30%峰值P
1+30%
、峰值时刻后30%峰值P1‑
30%
及其时刻t1、t
1+30%
、t1‑
30%
，求整定值；再按照以上方法对后续波头陡度进行求取，当后续波头中存在，则此波头陡度大于整定值k
set
，称此波头为异常波头；若出现的情况则该波头为雷击故障以外的其他故障造成，不考虑为异常波头。
[0008]作为本专利技术的进一步方案，所述Step2具体包括：若主放电后发生后续放电，则两端录波信号中同样会出现时间间隔为Δt的异常波头；主放电后，当距雷击点较近一端首先在t0时刻观测到异常波头，其幅值为F
Mi
，若该波头为后续放电所造成，则对端在t0+Δt时刻也必定能检测到同类的异常波头幅值为F
Ni
；因此，若对端录波在t0+Δt时刻无此类型异常波头，则将本端此异常波头作为不满足两端时间关联性的干扰而排除。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，结合双端所测的主放电首波头幅值对以上两个波头进行比对，具体包括：行波在时域中的传输遵循以下规律：其中t为时间，φ
+
和φ
‑
分别为向前波和向后波的相位，α(ω)为故障行波衰减系数，β(ω)为色散系数，二者受电路参数影响， 其中R、L、G、C为线路的阻抗参数，行波由前后两组波组成，其随着距离x的增加而衰减；多重雷击主放电与后续放电的行波传至线路两端，同一段线路、经过的距离相同，所遵循的衰减规律一致；若对端录播信号中t0+Δt时刻也存在异常波头，为进一步确定两端时刻相差为Δt的异常波头为后续雷击造成，需以双端主放电首波头为标准，其幅值为F
M
和F
N
，验证此时的双端异常波头是否符合衰减规律，即判断等式是否成立，若成立，则确定上述两个波头为后续放电造成，并对其进行计数。作为本专利技术的进一步方案，所述Step3中所使用的幅值F为电流或电压的幅值信号，使用状态量或故障分量。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述Step5~ Step6中：
录波信号若在雷击主放电首波头后第一次出现异常波头并判定为后续雷击引起，则认为是发生了多重雷击，但进一步识别其重数，在后续每出现一次异常波头时，都按照Step2~4进行识别并累计次数，当录波信号再无异常波头出现时，将最终雷击重数结果输出。
[0011]整个过程中，异常波头的判据并不局限于波头陡度，可体现并检测出类似于雷击造成的波头异常即可；幅值信号F可以是录波信号中任何有此类特征的电气量信号；鉴于多重雷击的时间间隔特性以及历史输电线路防雷监测数据，所涉及的时间概念均为毫秒级别，若实际后续异常波头时间的间隔超出毫秒级，则不属于多重雷击。
[0012]本专利技术的原理是：自然界80%以上的负极性雷击闪电包含两次以上的雷击放电，其中90%以上的后续放电时间间隔超过20ms，大部分多重雷击的持续时间为0~500ms。可通过分析线路两端电气量信号来判断多重雷击，其中行波装置和录波装置都能记录线路两端的电气量信号，其中行波装置采样率可达1MHz，但由于其过高的采样率和受限于技术限制，其采样时间较短，录波装置采样率较低，相比之下采样时间可达较长。为结合二者之长，行波录波一体化设备开始投入运行与电力系统。本专利技术考虑到，为了对单重雷击以及多重雷击的主放电进行检测和精确定位，有效的行波数据必不可少，但发生多重雷击时，行波装置的采样时间难以满足多重雷击持续时间的要求，就不得不结合录播数据对后续信号进行判断。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，其特征在于：首先当输电线路遭受雷击时，启动两端的行波录波一体化设备，得到两端首波头波到时差及雷击点位置；再检测两端后续信号具有时间关联性的异常波头；接着再检验后续两端异常波头的衰减规律，判断是否为后续放电；累计后续放电次数并继续检测，出现异常波头则继续检测两端后续信号具有时间关联性的异常波头；无异常波头后输出雷击次数。2.根据权利要求1所述的适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，其特征在于：所述方法包括如下具体步骤：Step1：当输电线路遭受雷击时，线路两端的行波录波一体化设备启动，记录两端的首波头时间，计算其时差Δt，并判断雷击点位置；Step2：通过线路两端的录波设备检测后续信号，当距离雷击点较近侧发现t0时刻有异常波头出现时，比较对端录播信号中t0+Δt时刻是否也存在异常波头；Step3：若对端录波信号中t0+Δt时刻也存在异常波头，则结合双端所测的主放电首波头幅值对以上两个异常波头进行比对；Step4：通过比对，识别上述两个异常波头是否为后续放电造成，若是则记录；Step5：识别结束后，继续对两端录波装置中的后续信号进行检测，若仍有异常波头出现，则重复Step2~4；Step6：累计后续放电次数，直至两端录播信号中再无异常波头出现，输出雷击次数。3.根据权利要求2所述的适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，其特征在于：所述Step1具体包括：线路两端的行波录波一体化设备无指定频率要求，能精确观测到雷击首波头到达时刻即可；通过两端观测到首波头的时间求取时间差Δt=t
M
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t
N
，M、N表示首端和末端，t
M
, t
N
为首波头到达首端和末端的时刻，并通过双端测距公式：得出雷击位置；D
MF
为M端与雷击点的距离，L为线路长度；进而比较D
MF
与L/2的大小，判断雷击点更靠近线路哪一端。4.根据权利要求2所述的适用于行波录波一体化设备的多重雷击识别方法，其特征在于：所述Step2中，所述异常波头的定义，具体包括：异常波头即为类似雷击首波头的波头，以波头陡度作为判据，以主放电的0.95倍首波头陡度作为整定值；其中，取首波头的峰值P1、峰值时刻前30%峰值P
1+30%
、峰值时刻后30%峰值P1‑
30%
及其时刻t1、t
1+30%<...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，唐玉涛，何恺，韩一鸣，马御棠，朱梦梦，易阳，周杰，安宇阳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：