[发明专利]输电线路雷击故障及雷击故障类型的识别方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路故障识别领域，具体涉及输电线路雷击故障的识别方法及系统。

背景技术

国内外运行经验表明，直击雷是造成高压输电线路跳闸的主要原因，分为绕击和反击两类。雷电绕过避雷线而直接击到导线上的现象叫绕击；雷击避雷线或杆塔顶部时，如接地电阻值很大，则杆塔顶部的电位就可能比导线的电位高很多，由这个电压引起的绝缘子串闪络称为反击。绕击与反击的机理及过程不同，防护措施也不同。绕击主要与保护角有关，反击主要与杆塔接地电阻和线路绝缘强度有关。如能对绕击与反击进行正确识别，可为合理采用防雷措施提供准确的判断依据，减少线路雷害事故。

目前，对绕击、反击的研究大多集中在线路设计阶段：对于反击，普遍采用电磁暂态仿真分析；对于绕击，普遍采用电气几何模型法或改进电气几何模型法进行分析。而线路投运后，绕击、反击故障的区分多是根据雷电流大小并结合绝缘子闪络情况由工程人员的经验判定，其主观性强，可信性差。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种输电线路雷击故障及雷击故障类型的识别方法，该方法能实现输电线路故障时对雷击故障和非雷击故障的有效识别，以及对雷击故障中雷击类型的有效识别。

本发明的另一目的是提供一种输电线路雷击故障及雷击故障类型的识别系统，该系统能实现输电线路故障时对雷击故障和非雷击故障的有效识别，以及对雷击故障中雷击类型的有效识别。

基于上述目的，本发明提供了一种输电线路雷击故障及雷击故障类型的识别方法，其包括步骤：

输电线路发生单相故障跳闸后，立即判断ABC三相电流行波的极性：如果极性均相同，则判断输电线路发生了雷击故障且雷击故障类型为反击；如果极性并非均相同，则进行下一步；

确定故障相的电流变化率R，如果R大于一阈值，则判断输电线路发生了雷击故障且雷击故障类型为绕击；如果R并非大于所述阈值，则判断输电线路发生了单相接地故障；其中

R＝|max(i(s))/t_rise|/t_w

式中，t_w为检测到的首个电流行波的半波长度，i(s)表示检测到的首个电流行波，max(i(s))为检测到的首个电流行波的幅值，t_rise为检测到的首个电流行波的上升时间。

本发明所述的输电线路雷击故障及雷击故障类型的识别方法，基于故障产生的电流行波的时域特征，实现输电线路故障时对雷击故障和非雷击故障的有效识别，以及对雷击故障中雷击类型(包括绕击和反击)的有效识别，从而可为合理采用防雷措施提供准确的判断依据。其原理是：反击故障、绕击故障以及非雷击故障产生的电流行波具有不同的特点，根据该特点判断具体属于哪类故障。具体来说，反击故障产生的电流行波三相极性相同，绕击故障和单相接地故障(非雷击故障)产生的电流行波三相极性不同；进一步地，绕击故障和单相接地故障产生的电流行波的电流变化率R所在区间不同，因此可以一阈值来区分所述区间，电流变化率R属于超过此阈值的区间则判断为绕击故障，否则判断为非雷击故障。电流变化率R是检测到的首个电流行波的幅值的绝对值与半波长度的比值。

进一步地，在本发明所述的输电线路雷击故障及雷击故障类型的识别方法中，所述阈值选自37-73.12A/μs²范围内。

将阈值限定在上述范围内是因为：37A/μs²是500KV输电线单相接地故障首个电流行波的电流变化率R的上限，73.12A/μs²是500KV输电线绕击故障首个电流行波的电流变化率R的下限，阈值在37-73.12A/μs²范围内选取则能保证正确区分单相接地故障和绕击故障。

下面对37-73.12A/μs²范围的两个端值的确定过程做出说明。

首先分析单相接地故障首个电流行波的电流变化率R的上限37A/μs²的获得过程：

设输电线路A相单相接地时，附加网络其边界条件为