一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法，按照國際專利分類表(IPC)劃分，屬于電【技術(shù)領(lǐng)域】。其目的主要解決現(xiàn)有的雷電定位系統(tǒng)廣域測量定位精度低，而基于輸電線路參數(shù)和特性的精確定位方法經(jīng)濟(jì)性差的問題。其特征是利用監(jiān)測終端采集雷擊避雷線振蕩電流行波，利用小波變化處理波形，提取雷擊避雷線的振蕩電流有效GPS行波電流時間，最終基于高頻電流行波折反射分析實現(xiàn)雷擊避雷線位置的精確定位。該方法可實現(xiàn)將雷電廣域監(jiān)測的線路走廊縮小到輸電線路本體避雷線，提高了定位的精度，此外，監(jiān)測終端每隔15-20km安裝一個，相對于每級桿塔裝設(shè)監(jiān)測裝置的方法大大降低了經(jīng)濟(jì)成本。
【專利說明】一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路故障智能診斷領(lǐng)域，特別是雷擊故障定位領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計表明，40%-70%輸電線路跳閘故障由雷擊引起，是造成電 網(wǎng)公司輸電線路跳閘的第一原因，也是造成線路非計劃停運(yùn)的第三原因。輸電線路雷擊故 障存在故障點難以精確定位、故障雷擊性質(zhì)難以正確辨識的問題。雷擊故障定位不準(zhǔn)，會導(dǎo) 致查找和修復(fù)故障時間延長，從而影響供電的迅速恢復(fù)，而故障雷擊性質(zhì)判斷不準(zhǔn)確，會降 低采取的防護(hù)措施的針對性，使得電網(wǎng)的雷擊故障跳閘率難以得到顯著降低。因此為減少 電網(wǎng)雷擊故障跳閘及其影響，我們需要準(zhǔn)確地確定故障點，并明確雷擊故障性質(zhì)以采取針 對性的防治措施。
[0003] 在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行維護(hù)工作中，雷電監(jiān)測與之息息相關(guān)，雷電監(jiān)測是掌握輸電 線路的雷擊特性的基礎(chǔ)，對于探索輸電線路科學(xué)的防雷對策、檢驗防雷設(shè)計和改造是否合 理有效、提高線路的防雷能力有著重要的意義?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)安全運(yùn)行對雷電監(jiān)測提出以 下要求：輸電線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，獲取雷電線路遭受雷擊的次數(shù)，雷擊輸電線路本 體的辨識（是避雷線還是桿塔）以及雷擊線路具體位置的精確定位。
[0004] 目前電力系統(tǒng)主要依賴?yán)纂姸ㄎ幌到y(tǒng)得到輸電線路的雷電活動情況，通過對雷電 定位系統(tǒng)監(jiān)測得到的雷電數(shù)據(jù)定期進(jìn)行統(tǒng)計、分析，得到輸電線路走廊在該時間段內(nèi)的落 雷次數(shù)和強(qiáng)度，該數(shù)據(jù)一定程度上反映了輸電線路走廊的雷電活動特征。而雷電定位系統(tǒng) 作為一種廣域雷電測量系統(tǒng)，針對二維地理平面而設(shè)計，其原理是利用雷擊對地閃絡(luò)的空 間電磁場信號，而不是直接監(jiān)測輸電線路遭受雷擊后沿線路傳遞的線路信號，因此給出的 輸電線路雷擊次數(shù)僅是針對線路走廊而言，反映的是輸電線路走廊宏觀的雷電分布，且雷 電定位系統(tǒng)存在著一定的定位和測量誤差，因而尚無法得到雷電直接擊中輸電線路的確切 次數(shù)，更無法確定雷擊中的是避雷線還是桿塔。
[0005] 中國發(fā)明專利"實時雷擊定位系統(tǒng)及定位方法"（1987526A)與實用新型專利"基 于光纖復(fù)合架空地線的實時雷擊定位系統(tǒng)" (200993675Y)提出一種用于高壓輸電線網(wǎng)的基 于光纖復(fù)合架空地線的實時雷擊定位方法及系統(tǒng)，利用雷擊導(dǎo)致光纖架空地線中傳輸激光 的偏振態(tài)發(fā)生變化的原理對雷擊輸電線路事件實現(xiàn)較為精確的實時定位。該裝置測量的雷 電信號經(jīng)由一系統(tǒng)列偏振傳至接光電檢測器來獲得雷擊點距離檢測終端距離，然后減去平 時由激光信號得到的信號在處理過程的時差。實際情況下，雷電信號分散性大，通過此種方 法檢測信號很難得可靠的數(shù)據(jù)。同時，該系統(tǒng)不能區(qū)分感應(yīng)雷與雷擊輸電線路本體，不能實 現(xiàn)雷擊性質(zhì)精確辨識；不能分辨雷電信號與線路各種偶發(fā)干擾信號，造成雷擊的誤判。
[0006] 中國實用新型專利"超高壓輸電線路單相接地跳閘及雷擊定位監(jiān)測系 統(tǒng)"（201697992 U)、中國發(fā)明專利"輸電線路雷擊在線監(jiān)測系統(tǒng)"（ZL200710053751.X)、中 國發(fā)明專利"電力輸電線路雷擊點的確定方法"（ZL200610021239. 2)、中國發(fā)明專利"一種 輸電線路的雷擊參數(shù)和特性的測試方法"(ZL200910091530. 0)均是提出一種安裝在單級桿 塔上雷電監(jiān)測裝置。以上發(fā)明若要獲取整條線路的雷擊點數(shù)據(jù)，則需要在線路上每級桿塔 都安裝監(jiān)測裝置，設(shè)備的安裝維護(hù)費用較高，經(jīng)濟(jì)性較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本專利的目的在于提出一種基于輸電線路監(jiān)測波形的行波電流的折反射時間，實 現(xiàn)對雷擊輸電線路位置的精確定位方法，以解決傳統(tǒng)的雷電定位系統(tǒng)的定位不準(zhǔn)、測量誤 差較大，而精確的雷擊輸電線路定位經(jīng)濟(jì)性差的問題。
[0008] 本發(fā)明要解決上述技術(shù)問題是通過采用如下新的技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0009] 基于分布式的輸電線路監(jiān)測裝置（在輸電線路ABC三相導(dǎo)線上每N公里安裝電流 監(jiān)測裝置，N取15到20)，記錄雷擊避雷線時輸電線路上的行波電流波形數(shù)據(jù)；
[0010] 基于連續(xù)小波理論提取波形中有效的雷擊避雷線振蕩區(qū)間，然后于每個振蕩區(qū)間 中提取幅值最大點為有效的波頭信號；
[0011] 利用行波折反射理論，確定行波往反射時間內(nèi)的傳輸距離，按照系統(tǒng)輸出的有效 波頭先后時間，分別記為，其中h為第一次檢測到行波電流信號點，tpt2為經(jīng)過兩 邊變電站反射后監(jiān)測終端第二次檢測到的點；利用公式

【權(quán)利要求】
1. 一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法，其特征在于基于輸電線路監(jiān)測波形的行波 電流的折反射時間實現(xiàn)對雷擊輸電線路位置的精確定位，具體包括以下步驟： 獲取輸電線路雷擊避雷線時電流的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)； 提取雷擊避雷線電流行波的振蕩波信息； 計算行波往反射時間內(nèi)傳輸?shù)木嚯x； 確定雷擊避雷線的精確位直。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法，其特征在于：在S101 中，輸電線路監(jiān)測裝置采用分布式結(jié)構(gòu)，即在輸電線路ABC三相導(dǎo)線上每N公里安裝電流監(jiān) 測裝置，N取15到20,通過裝置可以記錄到雷擊避雷線時輸電線路上的行波電流波形數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法，其特征在于：在S102 中，系統(tǒng)基于連續(xù)小波理論提取波形中有效的雷擊避雷線振蕩區(qū)間，然后于每個振蕩區(qū)間 中提取幅值最大點為有效的波頭信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法，其特征在于：在S103 中，利用行波折反射理論，確定行波往反射時間內(nèi)的傳輸距離；具體過程為，系統(tǒng)輸出的有 效波頭按照先后時間，分別記為h、t 2，其中h為第一次檢測到行波電流信號點，t2 為經(jīng)過兩邊變電站反射后監(jiān)測終端第二次檢測到的點；利用公式
算經(jīng)變電站反射回來的波與第一個檢測到的信號點時間差內(nèi)，行波所走傳輸?shù)木嚯x；其中 v為行波電流在輸電線路傳播的波速，常取3X 108m/s，fM為系統(tǒng)采集信號的采樣率。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種雷擊輸電線路避雷線精確定位方法，其特征在于：在S104 中，確定雷擊避雷線的精確位置；具體過程為分別將U、L 2分別與兩側(cè)變電站與終端距離相 比較： 如果U與小號變電站與終端距離相等（誤差為7 % )，則雷擊避雷線位置位于監(jiān)測終 端與大號變電站之間，L2即為雷擊避雷線位置與大號變電站相距位置，通過實際檔距可推 測至具體桿塔區(qū)間； 如果L2與小號變電站與終端距離相等（誤差為7 % )，則雷擊避雷線位置位于監(jiān)測終 端與大號變電站之間，Q即為雷擊避雷線位置與大號變電站相距位置，通過實際檔距可推 測至具體桿塔區(qū)間； 如果Q與大號變電站與終端距離相等（誤差為7 % )，則雷擊避雷線位置位于監(jiān)測終 端與小號變電站之間，L2即為雷擊避雷線位置與小號變電站相距位置，通過實際檔距可推 測至具體桿塔區(qū)間； 如果L2與大號變電站與終端距離相等（誤差為7 % )，則雷擊避雷線位置位于監(jiān)測終 端與小號變電站之間，Q即為雷擊避雷線位置與小號變電站相距位置，通過實際檔距可推 測至具體桿塔區(qū)間； 最后輸出雷擊避雷線的精確位置。
【文檔編號】G01R31/08GK104155568SQ201310174703
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】吳清, 胡濱, 黃松, 陳欽柱, 梁亞峰, 姚冬, 錢冠軍, 張國清, 岳鑫桂 申請人:海南電力技術(shù)研究院, 武漢三相電力科技有限公司