一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统，属于新型电力系统智能制造与继电保护技术领域。本发明专利技术可集成于保护系统中，利用电流行波录波分析，根据在一定时窗内，对电流行波的相似度进行比较来区分单重雷击和多重雷击。大量不同幅值的雷电流与不同雷击时刻的仿真结果表明此方法有效且可靠，其物理概念直观清晰，实现方法简单，可广泛运用于输电线路的防雷保护。具有判断准确率高、速度快、适应性强的优点。适应性强的优点。适应性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统，属于新型电力系统智能制造与继电保护


技术介绍

[0002]110kV架空输电线路作为国内电力系统中的重要部分，确保电能稳定安全的输送具有重大意义。雷电流是一种超强的电磁脉冲电流，雷云放电时会在输电线路上形成暂态过电压。国内外的诸多学者主要的研究方向是基于首次雷击而引起的故障分量，对其进行计算分析，却忽略了后续雷击的影响。据统计数据分析，110kV电压等级以上的线路雷击跳闸等故障数占总故障数的60%以上，而根据雷电监测系统的数据显示，70%以上的地面落雷均为多重雷击，但是由于缺少对应的监测装置，目前对后续雷电流的识别与分析的难度较大，实际操作相对困难，难以确定架空输电线路是由单重雷击还是多重雷击造成的。因此亟需一种简单可靠的方法，能够在雷击故障后精确地判别出是单重雷击还是多重雷击，为输电线路的雷击防护针对性分析起到可靠的基础性作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统，从新型电力系统智能制造与继电保护的角度出发，解决因为缺少对应的监测装置，现有技术中对后续雷电流的识别与分析的难度较大，实际操作相对困难，难以确定架空输电线路是由单重雷击还是多重雷击造成的问题。
[0004]本专利技术基于保护装置对雷击故障识别的基础之上，提出通过比较各个时窗电流波形相似度的方法，识别单重雷击和多重雷击，其原理清晰直观、所用电气量简单、信号处理过程简单、判别结果可靠，可为输电线路防雷研究提供简单易行的手段，为输电线路新型继电保护提供可靠的雷击辨识方法。
[0005]本专利技术的原理是，利用线路上安装的监测装置所采集的故障电流波形，得到故障电流波形中各个波头开始突变时刻t
i
以及电流进入暂稳时刻t
j
，利用所得到的时刻构建出对应的时窗，通过比较时窗之间波形相似度与整定值的关系，来判别出是单重雷击还是多重雷击。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法，采集故障后输电线路三相电流信号，按以下步骤进行识别：Step1：当被保护输电线路遭受雷击产生故障时，对雷击故障相电流波形进行微分计算，得到录波时窗内故障相电流波形的变化率。
[0007]Step2：利用上述录波时窗内故障相电流波形的变化率，得到电流各个波头的开始突变时刻t
i
以及电流进入暂稳时刻t
j
。
[0008]Step3：以上述两个时刻构建各个时窗T
i
，计算各个时窗内波形的相似度。
[0009]Step4：比较各个时窗波形的相似度。
[0010]若满足：时窗T
i
与T
i+1
的相似度小于整定值J
set
则判断为多重雷击。
[0011]若满足：时窗T
i
与T
i+1
的相似度均大于整定值J
set
则判断为单重雷击。
[0012]对雷击故障相电流波形进行微分计算，具体为：记采样率为f
s
，各个时刻t
a
所对应的数据为data[t
a
]，t
a+1
为t
a
的下一个时刻，data[t
a+1
]为data[t
a
]的下一个数据。
[0013]通过计算录波时窗内故障相电流波形的斜率k：得到录波时窗内故障相电流波形的变化率。
[0014]所述Step2具体为：Step2.1：记时间t
i
所对应的数据为data[t
i
]若满足：data[t
i
‑1]<< data[t
i
]data[t
i
‑2]<< data[t
i
]data[t
i
‑1]≈ data[t
i
]data[t
i
‑2]≈ data[t
i
]则初步判断：故障相电流波形在时间t
i
处发生突变。
[0015]Step2.2：记时间t
j
所对应的数据为data[t
j
]若满足：data[t
j
]<< data[t
j
‑1]data[t
j
]<< data[t
j
‑2]data[t
j
]≈ data[t
j+1
]data[t
j+1
]≈ data[t
j+2
]则初步判断：故障相电流波形在时间t
j
处进入暂稳时刻。
[0016]所述Step3具体为：Step3.1：通过上述计算，得到各个波头开始突变时刻t
i
以及电流进入暂稳时刻t
j
，以t
i
和t
j
，构建时窗。
[0017]Step3.2：通过采用Jaccard相似度算法，比较时窗T
i
与时窗T
i+1
的波形相似度J
i，i+1
。
[0018]Step3.2.1：所述Jaccard相似度采用以下公式计算得到：Step3.2.2：上式中，T
i
∩T
i+1
为时窗T
i
内各个数据与时窗T
i+1
内各个数据乘积之和。T
i
∪T
i+1
为时窗T
i
内各个数据的平方与时窗T
i+1
内各个数据的平方之和。
[0019]Step3.2.3：用来计算相似度的各个时窗应对数据进行归一化，即各个时窗所对应
的数据应除以本时窗内数据的最大值。
[0020]比较各个时窗波形的相似度，具体为：若存在J
i,i+1
﹤J
set
，则认为录波时窗内存在多重雷击注入。
[0021]若始终满足J
i,i+1
＞J
set
，则认为录波时窗内为单次雷击。
[0022]一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别系统，包括：信号采集与处理模块：用于采集线路的电流信号并进行处理与存储。
[0023]故障启动模块：用于比较电流变化率与整定值的大小，控制装置的启动。
[0024]故障判别模块：用于判断故障是否为雷击故障。
[0025]数据计算模块：用于对雷击故障相电流进行微分计算。
[0026]时刻提取与雷击本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法，其特征在于，采集故障后输电线路三相电流信号，按以下步骤进行识别：Step1：当被保护输电线路遭受雷击产生故障时，对雷击故障相电流波形进行微分计算，得到录波时窗内故障相电流波形的变化率；Step2：利用上述录波时窗内故障相电流波形的变化率，得到电流各个波头的开始突变时刻t
i
以及电流进入暂稳时刻t
j
；Step3：以上述两个时刻构建各个时窗T
i
，计算各个时窗内波形的相似度；Step4：比较各个时窗波形的相似度；若满足：时窗T
i
与T
i+1
的相似度小于整定值J
set
则判断为多重雷击；若满足：时窗T
i
与T
i+1
的相似度均大于整定值J
set
则判断为单重雷击。2.根据权利要求1所述的基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法，其特征在于，对雷击故障相电流波形进行微分计算，具体为：记采样率为f
s
，各个时刻t
a
所对应的数据为data[t
a
]，t
a+1
为t
a
的下一个时刻，data[t
a+1
]为data[t
a
]的下一个数据；通过计算录波时窗内故障相电流波形的斜率k：得到录波时窗内故障相电流波形的变化率。3.根据权利要求1所述的基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法，其特征在于，所述Step2具体为：Step2.1：记时间t
i
所对应的数据为data[t
i
]若满足：data[t
i
‑1]<< data[t
i
]data[t
i
‑2]<< data[t
i
]data[t
i
‑1]≈ data[t
i
]data[t
i
‑2]≈ data[t
i
]则初步判断：故障相电流波形在时间t
i
处发生突变；Step2.2：记时间t
j
所对应的数据为data[t
j
]若满足：data[t
j
]<< data[t
j
‑1]data[t
j
]<< data[t
j
‑2]data[t
j
]≈ data[t
j+1
]data[t
j+1
]≈ data[t
j+2
]则初步判断：故障相电流波形在时间t
j
处进入暂稳时刻。4.根据权利要求1所述的基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法，其特征在于，所
述Step3具体为：Step3.1：通过上述计算，得到各个波头开始突变时刻t
i
以及电流进入暂稳时刻t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，刘皓铭，唐玉涛，韩一鸣，朱梦梦，马御棠，杨紫燃，连有明，辉崇孝，娄伟杰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：