[发明专利]一种基于电压相关性分析的10kV配电网雷击过电压辨识方法

说明书

本发明涉及一种基于电压相关性分析的10kV配电网雷击过电压辨识方法，属于电力系统继电保护技术领域。本发明分析雷击过电压产生的原理，实现感应雷模型建立。通过MATLAB与PSCAD联机实现感应雷仿真平台的搭建，实现架空线感应雷过电压检测。同时基于电压相关分析对直击雷过电压与感应雷过电压的波形进行辨识，为区分性防雷保护提供重要判据。本发明根据雷击过电压辨识结果，可选择投入相应的设备以提高配电网发生雷击故障后的自愈能力及故障的快速处置能力。

技术领域

本发明涉及一种基于电压相关性分析的10kV配电网雷击过电压辨识方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电网故障占据电力系统中总故障的80％，由于导线发生断线故障时，在线路断口两侧导线悬空以及负荷侧接地这两种情况在，检测到的波形无明显故障特征，这使得断线故障检测困难，目前的保护装置很难对其进行故障判断。只能通过用户和检修人员去发现，然后通过故障电话进行断线处理，这就造成对故障的处理不及时从而影响人们正常生产生活。根据配电线路运行数据发现，绝缘导线断线的主要原因是雷击。10kV配网架空线上发生的断线故障大多由感应雷过电压导致，也有小部分由直击雷引起。自然界中的雷电具有随机性和复杂性，无法建立统一的模型来模拟理论。只能根据一些数据以及观测结果来提取通道的底部电流，雷电流回击速度，衰减因子等数据，以此模拟不同情况下相对合理的雷电回击模型。对配网中的感应雷进行了建模，但只局限于对感应雷过电压波形的提取，无法将雷击建模与配网断线故障进行一体化研究，探索其中的关联。雷击架空线附近时，计算架空线上的感应雷过电压主要从以下两个方面入手：先是对雷电回击通道周围电磁场的计算，然后计算电磁场与架空线路的耦合关系，从而得到线路上的感应雷过电压。配电网输电线路上造成雷击过电压的差异大部分是由于线路长度及其结构等方面的原因，还由于各种恶劣天气的影响，导致对雷击的判别是非常困难的，因此对直击雷和感应雷进行辨识对配电网的安全运行具有重要意义。

而且在配网防雷的研究中，人们主要从降低闪络率和疏导电弧两方面入手，没有针对直击雷过电压和感应雷过电压各自的特征分别防护。不区分两种雷击过电压，不仅会造成资源浪费，还会由于防雷对象错误导致防护失败，造成配网供电可靠性降低的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电压相关性分析的10kV配电网雷击过电压辨识方法，用以正确辨识直击雷和感应雷，解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于电压相关性分析的10kV配电网雷击过电压辨识方法，分析雷击过电压产生的原理，实现感应雷模型建立。通过MATLAB与PSCAD联机实现感应雷仿真平台的搭建，实现架空线感应雷过电压检测。同时基于电压相关分析对直击雷过电压与感应雷过电压的波形进行辨识，为区分性防雷保护提供重要判据。

其具体步骤为：

Step1：选择基电流模型和回击通道模型，建立雷电回击通道模型，用MATLAB计算雷击通道周围的电磁场，并求解磁场与配网架空线的耦合关系，即以水平电场作为激励源，获取架空线感应的散射电压。

Step2：使用注入的方式，将计算得到的每相散射电压分别注入配网架空线路模型，在不同测点处检测雷击过电压，包括架空线三角排列下、水平排列下的雷击过电压。

Step3：对检测到的直击雷过电压和感应雷过电压波形进行相关分析，架空线三角排列、水平排列的情况下分别对感应雷过电压的相间相关性，以及直击雷过电压的相间相关性进行分析，相关分析的公式如下：

式中，R(s,t)为两个变量之间的相关程度，E[(X_s-μ_s)(X_t-μ_t)]为随机变量X_s、X_t的协方差，σ_s为随机变量X_s的方差，σ_t为随机变量X_t的方差。