一種基于多測點極電流行波的直流線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多測點極電流行波的直流線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,屬于電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域。沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點;當(dāng)直流線路遭受雷擊時,首先,通過多個檢測點獲取到電流行波數(shù)據(jù),并對其進行三次B樣條小波變換,求取小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性;其次,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊區(qū)段;再次,根據(jù)雷擊區(qū)段兩側(cè)的檢測點獲取到的電流初始行波浪涌的極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì):若正、負極電流行波首波頭極性相同,則判定為雷電反擊閃絡(luò)故障,反之,則判為雷電繞擊。本發(fā)明利用多測點極電流行波首波頭極性差異判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì),可有效避免量測端故障對雷擊閃絡(luò)性質(zhì)判別的影響,原理簡單,可靠有效。
【專利說明】
一種基于多測點極電流行波的直流線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于多測點極電流行波的直流線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,屬于電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外特高壓直流輸電的運行經(jīng)驗表明,線路故障約占直流系統(tǒng)故障的50%,而雷擊是引起線路故障的主要原因。特高壓直流輸電線路所跨越的地形和氣候條件多變,沿線雷擊情況存在差異,直流線路發(fā)生雷擊故障以后要求準確辨識雷擊閃絡(luò)性質(zhì),若能對直流線路沿線發(fā)生的雷擊閃絡(luò)性質(zhì)進行有效的判別,則能夠在實際線路的防雷中做到有的放矢,根據(jù)線路所處地形以及環(huán)境條件進行分段的防雷設(shè)計,從而為防雷和檢修工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
[0003]目前,對雷擊閃絡(luò)性質(zhì)的辨識研究多存在于線路設(shè)計和電磁暫態(tài)仿真階段,沒有直接的檢測技術(shù)實現(xiàn)雷電反擊和雷電繞擊故障辨識。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種基于多測點極電流行波的直流線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,用以解決上述問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于多測點極電流行波的直流輸電線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點;當(dāng)直流線路遭受雷擊時,首先,通過多個檢測點獲取到電流行波數(shù)據(jù),并對其進行三次B樣條小波變換,求取小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性;其次,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊區(qū)段;再次,根據(jù)雷擊區(qū)段兩側(cè)的檢測點獲取到的電流初始行波浪涌的極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì):若正、負極電流行波首波頭極性相同,則判定為雷電反擊閃絡(luò)故障,反之,則判為雷電繞擊。
[0006]具體步驟為:
[0007]第一步、電流行波數(shù)據(jù)的獲取:
[0008]沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點,當(dāng)直流線路遭受雷擊時,通過各個檢測點獲取故障電流行波,并截取雷擊故障后5ms時窗內(nèi)行波數(shù)據(jù);
[0009]第二步、雷擊區(qū)段判別:
[0010]將第一步得到的各個檢測點的電流行波求取小波變換模極大值,取首個小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊閃絡(luò)區(qū)段,即:
[0011]若Sgn(Mik) Xsgn(M2k)=-l,貝Ij故障位于檢測點I和檢測2之間(Ia)
[0012]若sgn(M2k) Xsgn(M3k)=_l,貝Ij故障位于檢測點2和檢測3之間(Ib)
[0013]若sgn(M3k) Xsgn(M4k)=_l,貝lJ故障位于檢測點3和檢測4之間(Ic)
[0014]若sgn(M4k) Xsgn(M5k)=_l,貝lJ故障位于檢測點4和檢測5之間(Id)
[0015]若sgn(M5k) Xsgn(M6k)=-l,貝Ij故障位于檢測點5和檢測6之間(Ie)
[0016]若sgn(M6k) Xsgn(M7k)=_l,貝Ij故障位于檢測點6和檢測7之間(If)
[0017]在式(I)中,1<:的取值為+,_,其中+為正極線路檢測點,-為負極線路檢測點;M為電流行波的小波變換模極大值;sgn(.)為符號函數(shù),如果(.)的值大于0,則sgn(.) = 1,如果(.)的值小于0,則sgn(.)=-1; “X”表示乘法運算;
[0018]第三步、雷擊閃絡(luò)性質(zhì)的辨識:
[0019]根據(jù)極電流行波首波頭極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì),即
[0020]若sgn(Mj+)Xsgn(Mj—) = 1,則判定為雷電反擊閃絡(luò)(2a)
[0021]若sgn(Mj+)Xsgn(Mj—)=_1,貝Ij判為雷電繞擊閃絡(luò)(2b)
[0022]在式(2)中,j為離雷擊區(qū)段的最近的檢測點,且取值為I,2,3……7。
[0023]本發(fā)明的原理是:當(dāng)直流輸電線路遭受雷擊時,各個檢測點的暫態(tài)極電流行波首波頭突變方向與檢測點位置和雷擊點位置直接相關(guān),隨著雷電流沿著輸電線路向兩側(cè)傳播,位于故障點兩側(cè)的檢測點檢測到的極電流行波首波頭極性相反,相同側(cè)的檢測點的極電流行波首波頭極性相同。
[0024]另外,直流輸電線路遭受反擊和繞擊時,正負極的暫態(tài)電流初始行波波頭極性具有明顯的區(qū)別。雷擊桿塔時,正極和負極的暫態(tài)電流首波頭極性相同;雷電繞擊輸電線路時,正極和負極的暫態(tài)電流首波頭極性相反。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026](I)本發(fā)明通過沿線的多個檢測點采集暫態(tài)極電流行波,可以根據(jù)任意一個檢測點的極電流行波首波頭極性特征來判別出雷擊閃絡(luò)性質(zhì),判別結(jié)果不受雷擊點位置的影響。
[0027](2)本發(fā)明依據(jù)雷電反擊和雷電繞擊情況下極電流行波首波頭極性差異構(gòu)造判據(jù),不僅原理簡單,且判別結(jié)果準確率高。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明雙極直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029]圖2是本發(fā)明550km處雷電反擊故障各檢測點線模電流行波波形圖;
[0030]圖3是本發(fā)明550km處雷電反擊各檢測點的小波變換結(jié)果;
[0031 ]圖4是本發(fā)明600km處雷電繞擊故障各檢測點線模電流行波波形圖;
[0032 ]圖5是本發(fā)明600km處雷電繞擊各檢測點的小波變換結(jié)果。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】,對本發(fā)明作進一步說明。
[0034]—種基于多測點極電流行波的直流輸電線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點;當(dāng)直流線路遭受雷擊時,首先,通過多個檢測點獲取到電流行波數(shù)據(jù),并對其進行三次B樣條小波變換,求取小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性;其次,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊區(qū)段;再次,根據(jù)雷擊區(qū)段兩側(cè)的檢測點獲取到的電流初始行波浪涌的極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì):若正、負極電流行波首波頭極性相同,則判定為雷電反擊閃絡(luò)故障,反之,則判為雷電繞擊。
[0035]具體步驟為:
[0036]第一步、電流行波數(shù)據(jù)的獲取:
[0037]沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點,當(dāng)直流線路遭受雷擊時,通過各個檢測點獲取故障電流行波,并截取雷擊故障后5ms時窗內(nèi)行波數(shù)據(jù);
[0038]第二步、雷擊區(qū)段判別:
[0039]將第一步得到的各個檢測點的電流行波求取小波變換模極大值,取首個小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊閃絡(luò)區(qū)段,即:
[°04°] 若sgn(Mik) Xsgn(M2k)=_l,貝丨』故障位于檢測點I和檢測2之間(Ia)
[0041]若sgn(M2k) Xsgn(M3k)=_l,貝丨』故障位于檢測點2和檢測3之間(Ib)
[0042]若sgn(M3k) Xsgn(M4k)=_l,貝丨』故障位于檢測點3和檢測4之間(Ic)
[0043]若sgn(M4k) Xsgn(M5k)=_l,貝丨』故障位于檢測點4和檢測5之間(Id)
[0044]若sgn(M5k) X sgn(M6k) =_1,貝Ij故障位于檢測點5和檢測6之間(Ie)
[0045]若sgn(M6k) Xsgn(M7k)=_l,貝Ij故障位于檢測點6和檢測7之間(If)
[0046]在式(I)中,k的取值為+,-,其中+為正極線路檢測點,-為負極線路檢測點;M為電流行波的小波變換模極大值;sgn(.)為符號函數(shù),如果(.)的值大于0,則sgn(.) = 1,如果(.)的值小于0,則sgn(.)=-1; “X”表示乘法運算;
[0047]第三步、雷擊閃絡(luò)性質(zhì)的辨識:
[0048]根據(jù)極電流行波首波頭極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì),即
[0049]若sgn(Mj+)Xsgn(Mj—) = 1,則判定為雷電反擊閃絡(luò)(2a)
[0050]若sgn(Mj+)Xsgn(Mj—)=_1,貝Ij判為雷電繞擊閃絡(luò)(2b)
[0051]在式(2)中,j為離雷擊區(qū)段的最近的檢測點,且取值為I,2,3……7。
[0052]實施例1:±800kV直流輸電線路如圖1所示。其線路的參數(shù)如下:直流輸電線路全長為1500km,線路采用6分裂導(dǎo)線,分裂間距為0.45m。沿線路1500km全長從距離M端300km處開始,每隔200km設(shè)置一個檢測點,共設(shè)置7個檢測點。故障設(shè)置:檢測點2與檢測點3之間,距離M端550km處發(fā)生雷電反擊故障。故障時刻為0.5s,過渡電阻設(shè)置為O Ω,采樣頻率為IMHz。
[0053]第一步、故障發(fā)生后,根據(jù)各個檢測點獲取故障電流行波,并截取雷擊故障后5ms時窗內(nèi)行波數(shù)據(jù)。
[0054]第二步、雷擊區(qū)段判別:將第一步得到的各個檢測點的電流行波求取小波變換模極大值,取首個小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性。由圖3可知,M1+ =-0.562、M1-= -0.561 ;M2+ = -l.451、Μ2- = -1.454;Μ3+ = -2.979、M3-= -3.222;Μ4+ = 2.123、Μ4-= 2.147;Μδ+ = I.037、Μ5-= I.037 ;Μ6+ = 0.5603、Μ6-= 0.5604;Μγ+ = 0.240、Μ7-= 0.241,sgn(M3+) X sgn(M4+)=-l,sgn(M3-) Xsgn(M4-) =_1,可以判斷出雷擊點位于檢測點3與檢測點4之間。
[0055]第三步、雷擊閃絡(luò)性質(zhì)的辨識:sgn(M3+) X sgn (M3-) = I,可以判定為雷電反擊閃絡(luò)。
[0056]實施例2:±800kV直流輸電線路如圖1所示。其線路的參數(shù)如下:直流輸電線路全長為1500km,線路采用6分裂導(dǎo)線,分裂間距為0.45m。沿線路1500km全長從距離M端300km處開始,每隔200km設(shè)置一個檢測點,共設(shè)置7個檢測點。故障設(shè)置:檢測點2與檢測點3之間,距離M端600km處發(fā)生雷電繞擊故障。故障時刻為0.5s,過渡電阻設(shè)置為O Ω,采樣頻率為IMHz。
[0057]第一步、故障發(fā)生后,根據(jù)各個檢測點獲取故障電流行波,并截取雷擊故障后5ms時窗內(nèi)行波數(shù)據(jù)。
[0058]第二步、雷擊區(qū)段判別:將第一步得到的各個檢測點的電流行波求取小波變換模極大值,取首個小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性。由圖5可知,
[0059]Μι+ = 0.570、Μι-= -0.488;Μ2+=1.07、Μ2- = -1.288;Μ3+ = 2.101、Μ3-= -2.011 ;M4+ = -2.101、Μ4-= 2.010 ;Μ5+ = -1.07、Μ5-=1.288;M6+ = -0.8047、M6-= 0.8211 ;Μ7+ = -0.315、Μ7- =0.331,sgn(M3+) X sgn(M4+) =_1,sgn(M3-) X sgn(M4-) = _1,可以判斷出雷擊點位于檢測點3與檢測點4之間。
[0000]第三步、雷擊閃絡(luò)性質(zhì)的辨識:sgn (M3+) X sgn(M3-) = -1,可以判定為雷電反擊閃絡(luò)。
[0061]以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明,但是本發(fā)明并不限于上述實施方式,在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi),還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種基于多測點極電流行波的直流輸電線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,其特征在于:沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點;當(dāng)直流線路遭受雷擊時,首先,通過多個檢測點獲取到電流行波數(shù)據(jù),并對其進行三次B樣條小波變換,求取小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性;其次,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊區(qū)段;再次,根據(jù)雷擊區(qū)段兩側(cè)的檢測點獲取到的電流初始行波浪涌的極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì):若正、負極電流行波首波頭極性相同,則判定為雷電反擊閃絡(luò)故障,反之,則判為雷電繞擊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多測點極電流行波的直流輸電線路雷擊閃絡(luò)性質(zhì)辨識方法,其特征在于具體步驟為: 第一步、電流行波數(shù)據(jù)的獲取: 沿直流輸電線路全長設(shè)置7個檢測點,當(dāng)直流線路遭受雷擊時,通過各個檢測點獲取故障電流行波,并截取雷擊故障后5ms時窗內(nèi)行波數(shù)據(jù); 第二步、雷擊區(qū)段判別: 將第一步得到的各個檢測點的電流行波求取小波變換模極大值,取首個小波變換模極大值用以表征初始行波浪涌的極性,根據(jù)初始行波浪涌的極性,判斷出雷擊閃絡(luò)區(qū)段,即:若sgn(Mik) Xsgn(M2k)=_l,貝Ij故障位于檢測點I和檢測2之間(Ia) 若sgn(M2k) Xsgn(M3k)=_l,貝Ij故障位于檢測點2和檢測3之間(Ib) 若sgn(M3k) Xsgn(M4k)=_l,貝Ij故障位于檢測點3和檢測4之間(Ic) 若sgn(M4k) Xsgn(M5k)=_l,貝Ij故障位于檢測點4和檢測5之間(Id) 若Sgn(Msk) Xsgn(M6k)=_l,貝Ij故障位于檢測點5和檢測6之間(Ie) 若sgn(M6k) Xsgn(M7k)=_l,貝Ij故障位于檢測點6和檢測7之間(If) 在式(I)中,沾勺取值為+,-,其中+為正極線路檢測點,-為負極線路檢測點;1^為電流行波的小波變換模極大值;sgn(.)為符號函數(shù),如果(.)的值大于O,則sgn(.) = l,如果(.)的值小于O,則sgn(.) =-1 ; “X”表示乘法運算; 第三步、雷擊閃絡(luò)性質(zhì)的辨識: 根據(jù)極電流行波首波頭極性判別雷擊閃絡(luò)性質(zhì),即 若sgn(Mj+) Xsgn(Mj-) = l,則判定為雷電反擊閃絡(luò)(2a) 若sgn(Mj+) Xsgn(Mj—)=-1,貝Ij判為雷電繞擊閃絡(luò) (2b) 在式(2)中,j為離雷擊區(qū)段的最近的檢測點,且取值為1,2,3……7。
【文檔編號】G01R31/00GK106019007SQ201610329136
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】束洪春, 田鑫萃, 白冰
【申請人】昆明理工大學(xué)