[发明专利]一种输电线路雷击定位和雷电流反演方法有效

专利信息
申请号: 201310483424.3 申请日: 2013-10-16
公开(公告)号: CN103543387A 公开(公告)日: 2014-01-29
发明(设计)人: 余占清;王运超;王泽众;李雨;彭珑;赵媛;陈水明;何金良;曾嵘;端木林楠;牛晓民;王萍 申请(专利权)人: 清华大学;国家电网公司;华北电力科学研究院有限责任公司;华北电网有限公司
主分类号: G01R31/08 分类号: G01R31/08;G01R19/00
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 罗文群
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明涉及一种输电线路的雷击定位反演方法,属于高电压试验设备及测量技术领域。本方法通过查询雷电流在线监测系统监测数据,获取击中杆塔的雷电流经杆塔和输电线路分流后的波形参数;通过查询雷电定位系统监测数据,获取雷击时间、雷击区域、雷电流幅值、雷电回击次数数据;结合理论关系表和理论曲线,考虑雷电定位系统的误差,得出雷击点的位置区间,并通过仿真计算反演雷电流波形的特征参数。本方法定位精度高,有利于线路雷击损坏的快速查找和修复,节省了输电线路雷击故障查找和线路修复时间,能够还原真实的雷电流波形,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。
搜索关键词: 一种 输电 线路 雷击 定位 雷电 反演 方法
【主权项】:
一种输电线路雷击定位和雷电流反演方法,其特征在于该方法包括以下步骤:(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tup1和半波时间th1,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;(3)将上述雷电流在线监测系统中获取的雷击时间t1、雷电流在线监测系统所安装的杆塔的位置P1、雷电流特征参数中的电流幅值I1和波形中的波峰次数N1,与雷电定位系统监测数据中的雷击时间t2、雷电流击中区域P2、雷电流幅值I2、雷电回击次数N2进行比对,若同时满足t1与t2相差1毫秒以内、P1位于区域P2内、N1与N2相同,且I1小于I2,则判定雷电流在线监测系统记录的数据和雷电定位系统记录的数据由同一雷电引起;(4)根据雷电击中输电线路时,输电线路中,地线上的雷电流幅值I、上升时间tup和半波时间th与雷击点和观测点之间的杆塔数量及杆塔间线路的段数的理论关系表和理论关系曲线,将上述雷电流幅值I1与雷电流幅值I2的比值I1/I2、上升时间tup1和半波时间th1代入上述理论关系表和理论关系曲线中,检索到雷电流在线监测系统所在位置与雷电流击中输电线路的位置之间的杆塔数量G和线路的段数D;(5)通过对雷击线路的仿真计算,得到雷电流沿线路传播时,经过G个杆塔和D段线路产生幅值衰减后的雷电流幅值占衰减前的雷电流幅值的百分比Q,将上述雷电流在线监测系统测量的雷电流幅值I1除以Q,得出衰减前距雷电流击中线路位置最近处杆塔的雷电流幅值I0:I0=I1/Q;(6)根据雷电击中输电线路杆塔之间的地线时,雷电流沿地线向两侧分流比例与雷击点距两侧杆塔的距离之间的理论关系表,将上述雷电流幅值I0和I2的比例I0/I2代入该理论关系表中,检索到雷电流击中位置与最近杆塔的距离L,若L为0,则判定雷电流直接击中杆塔,若L不为0,则判定雷电流击中杆塔之间的线路;(7)利用下式,计算得到雷电流击中输电线路位置与雷电流在线监测系统位置之间的距离S:S=G×A+L,其中,A为从电力系统的输电线路数据中得到雷电流在线监测系统所在位置处的杆塔之间的平均距离;(8)对上述雷电流幅值的测量值I2分别增加50%和减少50%后,分别重复步骤(4)至步骤(7),从得到的雷电流击中输电线路位置与雷电流在线监测系统位置之间的距离S中,将最大值SMAX和最小值SMIN分别定义为雷电流击中输电线路位置与雷电流在线监测系统之间距离的上限和下限;(9)根据上述步骤(8)的最小值SMIN和最大值SMAX,得到雷电流击中输电线路位置所在的线段[SMIN,SMAX],记该线段的中点为SAV,再根据上述雷电流在线监测系统所安装的杆塔的位置P1,得到雷电流击中输电线路的位置P0:P0=P1+SAV,将P0与雷电定位系统监测的雷击区间P2进行比较,若P0处于区域P2内,则将P0作为雷击线路的位置,用于雷击故障修复和线路维护,若P0处于区域P2外,则结束定位计算;(10)根据上述雷电流击中输电线路位置,对击中杆塔的雷电流的电流幅值、电流波形、上升时间、半波时间等雷电流特征参数的反演,其过程为:(10‑1)根据从电力系统的数据手册中获取的杆塔类型、杆塔参数、线路类型和线路参数,建立电路仿真模型;(10‑2)将上述雷电流击中输电线路位置P0代入上述电路仿真模型中,并在电路仿真模型中的P0处设置标准双指数雷电流发生模型,进行仿真计算;(10‑3)在仿真计算过程中,分别调节双指数雷电流发生模型中的雷电流幅值、上升时间和半波时间,使得在电路仿真模型中的模拟雷击发生时,电路仿真模型中的雷电流在线监测系统处,通过地线的雷电流幅值、上升时间和半波时间分别与上述步骤(1)中的雷电流的电流幅值I1、上升时间tup1和半波时间th1之间的相差在5%以内,仿真计算得到的模拟雷电流的幅值、上升时间和半波时间,即为反演出的雷电流的幅值、上升时间和半波时间。
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