[发明专利]一种输电线路雷击定位和雷电流反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电线路雷击定位和雷电流反演方法，属于高电压试验设备及测量技术领域。

背景技术

据不完全统计，我国每年因雷击造成人员伤亡达3000～4000人，财产损失更是达到惊人的200亿元，雷电灾害已成为破坏性日趋严重的气象灾害之一。雷电带来的电磁暂态现象属于电磁污染范围，而电磁污染是世界公认的继水质污染、大气污染、噪声污染之后的第四大污染。随着工农业生产和人民生活的现代化，对铁路、航空、金融、电力、电信、电视、网络等服务系统和设施可靠性及服务质量要求也越来越高，人类活动对这些公用事业的依赖性也越来越大，对雷电防护提出了更高的要求，因此对雷电流准确测量显得越来越重要。

从电力系统的角度出发，雷电已经成为了电力系统故障的最主要原因，无论是线路、变电站还是用电设备，如何使它们能够更好地抵御雷电和雷电感应产生的电磁暂态过程的冲击是电力系统雷电防护中最为关心的问题，这需要建立在对雷电的放电过程和雷电流的各项参数有充分认识和了解的基础上。

目前对雷电流特征参数的研究大都依靠模拟和仿真的方法，而对自然界的雷电流特征参数，包括波形、幅值、上升时间、持续时间等都缺少实际数据。如何能够获得真实的雷电流数据，这对于雷电放电过程的认识和雷电流及其空间场的研究都十分有意义。而获得自然界雷电参数最直接的方法就是测量，以现在最常见的人工火箭引雷或者自然雷直击高大物体为例，都是将测量装置的探头置于雷电流入地通道上，而将主机置于通道附近或者室内进行测量和记录的。但由于雷电流幅值往往很高，基本为千安培量级，且上升沿往往只有几百纳秒到几微秒，所以选择什么样的测量探头能够满足大的动态测量范围和宽的频率响应是最为关心的问题，罗氏线圈是目前比较通用的选择，它可以满足上述两点的要求，而且它的性能已经为很多实验所证实。

因为雷电是一种随机程度很高的自然现象，所以要大量的测量雷电流参数，最好的方法就是大量的安装测量装置，但是受到各种实际条件的制约，这样的做法显然是不合适的，所以在测量装置安装地点的选择上首先要考虑以往的雷电活动规律，特别是雷击点的分布规律和雷击次数的统计规律。根据不同的雷电活动强度可以将测量地点划分为多雷击区域和少雷击区域，比如通信基站的信号塔，广播电视发射塔这些独立、高大的建筑物，以及容易遭受雷击的输电线路的局部和某些变电站，这些都属于高雷击区域。所以在这些地点安装相对较复杂，数据记录能力较强的测量装置。而在其它的少雷击区域可以选择记录功能较单一（只记录幅值），结构较为简单，造价较低的测量装置。这样可以充分利用可用的测量资源，最大限度地测量和收集自然界雷电流的参数信息。

当雷电击中杆塔或输电线路时，雷击点所处的线路中，会有幅值很大的雷电流通过，可能造成线路损坏。同时，雷击点临近的绝缘子处可能会发生闪络，发生闪络后，雷电流流过闪络区域，会发出热量烧蚀绝缘子，影响绝缘子的强度和绝缘特性。如能通过技术手段对雷击杆塔或输电线路进行定位，可以实现对由雷击损坏的线路进行快速查找和修复。

发明内容

本发明目的是提出一种输电线路雷击定位和雷电流反演方法，依据上述雷电定位系统和雷电流在线监测系统给出的测量数据，计算雷击线路故障发生的雷击位置和该雷击的雷电流波形参数，为电力系统由雷击造成的线路损坏的快速查找和修复提供位置依据，并通过雷电流的反演，得出雷电流波形参数，为雷电成因和雷电流特征的科学研究提供依据，为避雷措施和雷电过电压防护的研究提供数据。

本发明提出的输电线路雷击定位和雷电流反演方法，包括以下步骤：

（1）从雷电流在线监测系统中获取雷电流在线监测系统所安装的杆塔的位置P₁、雷击时间t₁、以及击中杆塔的雷电流经杆塔和输电线路分流后通过在线监测系统中雷电流传感器的雷电流特征参数，雷电流特征参数包括雷电流的电流幅值I₁、雷电流波形、上升时间t_up1和半波时间t_h1，并从雷电流波形中，得到波峰次数N₁；

（2）从雷电定位系统中获取监测数据，监测数据包括同时刻同区域的雷击时间t₂、雷电流击中区域P₂、雷电流幅值I₂和雷电回击次数N₂；