[发明专利]一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法。

背景技术

前苏联和日本为了防护雷电过电压，对特高压架空输电线路作了精心的防雷设计。尽管国外在特高压线路设计时认为其特高压架空输电线路的耐雷水平很高，但投入运行后仍多次发生雷击跳闸。前苏联1000kV线路在较短的运行时间(3000km·年)内已发生雷击跳闸21次，跳闸率高达0.7/km·年。特高压输电线路长度一般在几十到几百千米不等，由于受到输电走廊的地形、气候等因素的影响，极易遭受雷击，从而产生过电压造成绝缘子闪络，引起停电事故。

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因，它分为绕击和反击两种。绕击和反击发生的机理及过程不同，防护措施也不同，对绕击与反击的准确判别对采取合理的防雷措施具有重要的指导意义。

雷电过电压信号分析通常采用傅立叶算法、Prony算法和小波算法，但是这些方法缺点是傅立叶算法和Prony算法难以处理非平稳信号，小波算法中小波基难以选取。实测技术中采用磁带、磁钢棒等方法通过测量雷电流波形参数来进行绕击与反击的识别，该方法的缺点是此类装置不能重复测量，数据获取工作量大，依靠工作经验来判别，容易出现误判。

对线路雷击方式进行有效识别，就能给线路安全运行及防雷工作提供正确的指导，给防雷措施的制定提供理论依据，对进一步提高电网的稳定运行能力具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法。该方法能够从非平稳的高频振荡信号中准确提取动态振荡特性以及丰富的系统故障暂态信息，且只需对变电站录波装置记录的雷电过电压信号进行分析即可对雷击方式进行准确识别。

当雷击线路上时，输电线路的导线中会产生过电压，不同雷击方式产生的过电压不同，通过研究过电压信号里包含的特征量，可以准确判断出雷击输电线路方式。实际的录波电压表明，雷电绕击与反击所产生的过电压从波形上很难分辨出来，必须借用分析工具来进一步识别。本发明利用希尔伯特—黄变换（Hilbert-Huang，HHT）方法来进行特征量的提取和分析，HHT由两部分组成：经验模式分解（EMD）和Hilbert变换，HHT方法具有良好的自适应性、快速性，非常适合对非平稳、非线性信号的分析。利用希尔伯特—黄变换（Hilbert-Huang，HHT）对过电压信号进行特征量提取，能够得到信号的各种参量之间的关系谱图，选择合适的特征量进行分类识别，能够准确的识别绕击与反击。

本发明关于一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法，经过下列步骤完成。

(1)从变电站获取雷击时录波装置记录的过电压信号。

(2)对绕击与反击过电压进行EMD分解，得到若干阶相应的固有模式函数（IMF）。

(3)EMD分解得到若干阶IMF后，对前四阶IMF进行Hilbert变换，得到其瞬时幅值。

(4)计算各IMF瞬时幅值的方差贡献率

方差贡献率：

方差贡献率表示第i个元素的方差在全部方差中所占的百分比，能够描述第i个元素综合信息的能力大小；方差分量（variance component）贡献率大，说明在这个事件中（100%）所占内容多，为主效应。

(5)把计算所得任意的值与阈值比较，若即为反击，否则为绕击。此处为对应的前四阶IMF瞬时幅值的方差贡献率，为判据门限值，根据经验设定。

本发明通过对某变电站实测数据进行识别效果验证，结果表明本发明的识别正确率达到91%以上，本发明在实际应用中是可行的。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明中的基本流程图。

图2为本发明中的过电压EMD分解结果。

图3为本发明中的IMF瞬时幅值。

图4为本发明中的IMF瞬时幅值方差贡献率。

具体实施方式

特高压输电线路发生雷击时，可以运用本发明的方法来进行正确的识别，具体实施步骤如下。

1）利用ATP-EMTP软件仿真分析，获得绕击与反击产生的过电压。

2）对变电站录波装置记录的雷击过电压进行EMD分解，得到若干阶相应的固有模式函数（IMF）。

3）EMD分解得到若干阶IMF后，对前四阶IMF进行Hilbert变换，得到其瞬时幅值。

4）计算各IMF瞬时幅值的方差贡献率

方差贡献率：