[发明专利]一种基于过电压波形特征的雷击过电压识别方法

权利要求书

1.一种基于过电压波形特征的雷击过电压识别方法，其特征是：所述雷击过电压识别方法具体包括如下步骤：

第一步、进行相关分析：

首先通过数据采样分析两个数字信号共有频率成分之间的相关性；

对于x(n)和y(n)为两个数字信号，其互相关公式定义为r_xy：

式中：N为数字信号的长度(采样点数)；Δt为两个数字信号的时间差，在进行相关分析时不考虑时间差问题，Δt为0；

数字信号x(n)和y(n)的均方根值为：

对数字信号相关运算进行归一化为：

定义互相关系数的相关值ρ_xy为：

其中ρ_xy的范围为[-1，+1]，+1表明数字信号之间完全正相关，即形状完全一样且方向相同；-1表明数字信号之间完全负相关，形状相同但方向相反；0表明数字信号之间完全不相关，相互独立；

第二步、基于相关分析的雷击过电压特征提取：

基于不同雷击过电压以及普通短路故障过电压波形特征之间的区别，利用三相过电压波形的相似性为特征量进行特征提取，相似性的计算公式如下：

式中：ρ_ab为A、B两相电压的相似系数，取值范围为[-1，+1]，N为过电压的采样点数，相似系数的大小反映了三相过电压之间的相似程度及波形变化趋势，相似系数的正负反映了过电压之间变化的方向；

第三步、基于过电压波形特征量的雷击过电压分类识别：

当配电线路遭受雷击或普通短路故障时，在母线保护装置处采集到较大的暂态过电压，此时暂态保护装置开始启动并存储1ms内过电压波形，读取暂态保护装置记录的故障后1ms过电压波形并进行相关分析；

进一步，计算出配电线路三相过电压各相之间的相关系数ρ，当发生感应雷未故障时，由于感应雷三相电压幅值相近、波形相似度大，因此各相电压之间的相关系数为ρ_ave→+1；当发生直击线路故障或普通短路故障时，配电线路三相过电压之间的相似度最小，方向互不相同，因此三相电压之间的相关系数为ρ_ave→0；当发生雷击杆塔故障或感应雷击故障时，配电线路三相过电压之间的相似度介于前两者之间；取不同雷击过电压的平均相关系数ρ_ave作为主判据、最小相关系数作为辅助判据，对不同雷击过电压进行有效识别；

进一步，将雷击过电压波形相似系数作为识别不同雷击过电压的先行判据，是因相似系数是将故障后1ms内的采样数据直接进行相关度计算得到的，省略了数字滤波及分析环节，在第一时间并可靠的辨识出是否是雷击故障，尽可能小的减少雷击故障对配电线路的危害，雷击干扰识别判据如下：

当ρ_ave＞ρ_set1且ρ_min＞ρ_set3时，可以判定为感应雷干扰；

当ρ_set2＜ρ_ave＜ρ_set1且ρ_min＜ρ_set3时，波头为正极性波时，判定为感应雷故障；相反，波头是负极性波时，那就是直击杆塔故障；

当ρ_ave＜ρ_set2时，就是直击线路故障或普通短路故障；

式中：ρ_set1为感应雷击干扰判据、ρ_set2为直击线路故障或普通短路故障判据、ρ_set3为感应雷击干扰辅助判据，ρ_set1整定值为0.85，ρ_set2整定值为0.5，ρ_set3值整定值为0.75。

2.根据权利要求1所述基于过电压波形特征的雷击过电压识别方法，其特征是：所述第一步中采用互相关系数来分析在一定长度数据窗内配电线路雷击过电压之间的相关关系，准确地反映出雷击过电压中三相电压波形之间的相关性，其中ρ_xy的范围为[-1，+1]，ρ正得越大，就表明波形之间的相关性越大，相似性越高，变化趋势越相近，方向也一样；ρ负得越大，也表明这两个波形之间的相关性越大，相似性越高，但方向相反；ρ趋近于0，表示两个数字信号之间完全独立，变化趋势完全不同。

3.根据权利要求1所述基于过电压波形特征的雷击过电压识别方法，其特征是：所述第三步中所述读取暂态保护装置记录的故障后1ms过电压波形并进行相关分析时，如相关分析出来的是感应雷击未故障，可判定为雷击干扰；如相关分析出来的是雷击线路故障或普通短路故障，判定为故障信号，有待于进行进一步的分析识别，如相关分析出来的平均相关系数与最小相似系数介于两者之间，既可能是感应雷击故障，也有可能是雷击杆塔故障，通过分析故障后1ms内过电压的电压极性将两者进行区分，如雷击暂态过电压波形是正极性波，判定为感应雷击发生故障；如雷击暂态过电压是负极性波，判定为雷击杆塔故障。