[发明专利]直流输电线路雷电绕击与反击分辨的行波分析识别方法

说明书

技术领域 本发明涉及一种直流输电线路雷电绕击与反击识别的行波分析法。属电力系统雷击输电线路监测技术领域。

背景技术 国内外的运行经验表明，直击雷是造成高压输电线路跳闸的主要原因，它分为绕击和反击两类，绕击与反击故障的机理及过程不同，防护措施也不同，反击主要与杆塔接地电阻和线路绝缘强度有关；绕击主要与保护角有关。如果能正确的对线路绕击与反击进行正确判断，线路防雷就能做到有的放矢、事半功倍。

然而，对于输电线路绕击、反击故障的辨别十分困难。对绕击、反击的研究大多集中于线路设计阶段：对于反击，多用电磁暂态仿真分析；对于绕击，多采用电气几何模型法(EGM)或改进电气几何模型法进行分析。而线路投运后，绕击、反击故障的区分则多是根据雷电流大小并结合绝缘子闪络情况由工程人员的经验判定，其主观性强、可信性差。为获取雷电流参数，先后出现了磁钢棒法、磁带式和罗柯夫斯基线圈加光纤等主流技术，长期以来，对雷电基础数据的获得，起到了较好的作用。然而，从继电保护角度，基于线路雷击闪络性质的反击与绕击识别方法尚未见报道。

发明内容 本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明从继电保护的角度出发，继对直流输电线路雷击故障与短路故障准确识别之后，提出一种基于小波变换的直流输电线路雷电绕击与反击的识别方法，用以获取雷击事故信息，为线路防雷研究提供很好的手段和真实数据的直流输电线路雷电绕击与反击分辨的行波分析识别方法。

本发明直流输电线路雷电绕击与反击分辨的行波分析识别方法，其特征在于收集雷击产生的不同暂态电压，输入到计算机，先对零模电压分量进行小波变换，依据零模电压初始浪涌和第二个浪涌的大小和极性对雷电引起的绕击、反击故障进行正确识别。

本发明机理是：分析雷击线路引起的绕击、反击故障需要建立雷电放电的计算模型。以负极性雷电流为例，雷击地面由先导放电发展为主放电的过程，犹如开关S突然闭合，如图1(a)，先导放电阶段相当于开关S闭合之前，由于它发展速度相对较低，可以忽略地面上被感应电荷的移动速度，认为A点仍保持零电位。图1中Z是被击物体与大地(零电位)之间的阻抗。主放电开始相当于S突然闭合，如图1(b)。此时，将有大量正、负电荷沿先导通道逆向运动。并使得来自雷云的负电荷中和，这表现为有幅值甚高的主放电电流(即雷电流)i通过阻抗Z，A点电位上升至u_A＝iZ。主放电过程可视为自天空向地面传来的前行波i0沿波阻抗为Z0的无限长雷电通道到达A点的过程，图1(b)中A点实质为Z与Z₀的并联节点，可得图2(a)所示波德逊等值电路，通常Z₀取300Ω，Z<<Z₀，则流过雷击物体的雷电流i≈2i₀，如图2(b)所示。

雷电冲击作用于输电线路，根据过电压的形成过程可以分为感应雷和直击雷两大类。由于感应雷不直接作用于线路，其过电压幅值较小，对于绝缘水平高的110kV及以上线路一般认为没有危害，即不会引起绝缘子闪络。而直击雷则是导致特高压线路的绝缘子闪络的重要原因，对于直击雷引起的雷电干扰和雷击故障的区分，国内外学者已进行大量研究并取得一定成果，本发明仅对直击雷引起的两类线路故障进行识别。直击雷引起的线路故障可分为绕击和反击两类：雷击塔顶或避雷线时，雷电流沿杆塔和避雷线流入大地，杆塔、避雷线的波阻抗和接地电阻的存在，将使杆顶的暂态电位(绝对值)骤升，当绝缘子两端压差超过其耐受电压时发生闪络，导致反击；雷电流绕过避雷线直接击中导线，使之形成雷电过电压，这一过程称为绕击，当绝缘子两端压差超过其耐受电压时，也将发生闪络。

实测表明，绝大多数的雷云呈负极性，其带有大量负电荷，对于绕击，通常只会导致正极绝缘子闪络；对于反击，负极性雷落在直流线路杆塔或避雷线上，由于避雷线、杆塔波阻抗和接地电阻的存在，将导致塔顶产生很高的暂态负电位，承受电压较高的正极绝缘子将首先闪络。