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(guó)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(cè)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(cè)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(shí)間，最終基于高頻電流行波折反射分析實(shí)現(xiàn)雷擊避雷線位置的精確定位。該方法可實(shí)現(xiàn)將雷電廣域監(jiān)測(cè)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(cè)終端每隔15-20km安裝一個(gè)，相對(duì)于每級(jí)桿塔裝設(shè)監(jiān)測(cè)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(jì)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(jì)劃停運(yùn)的第三原因。輸電線路雷擊故 障存在故障點(diǎn)難以精確定位、故障雷擊性質(zhì)難以正確辨識(shí)的問題。雷擊故障定位不準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo) 致查找和修復(fù)故障時(shí)間延長(zhǎng)，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(huì)降 低采取的防護(hù)措施的針對(duì)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(diǎn)，并明確雷擊故障性質(zhì)以采取針 對(duì)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(cè)與之息息相關(guān)，雷電監(jiān)測(cè)是掌握輸電 線路的雷擊特性的基礎(chǔ)，對(duì)于探索輸電線路科學(xué)的防雷對(duì)策、檢驗(yàn)防雷設(shè)計(jì)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(duì)雷電監(jiān)測(cè)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(shí)（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(dòng)情況，通過對(duì)雷電 定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)得到的雷電數(shù)據(jù)定期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，得到輸電線路走廊在該時(shí)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(dòng)特征。而雷電定位系統(tǒng) 作為一種廣域雷電測(cè)量系統(tǒng)，針對(duì)二維地理平面而設(shè)計(jì)，其原理是利用雷擊對(duì)地閃絡(luò)的空 間電磁場(chǎng)信號(hào)，而不是直接監(jiān)測(cè)輸電線路遭受雷擊后沿線路傳遞的線路信號(hào)，因此給出的 輸電線路雷擊次數(shù)僅是針對(duì)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(cè)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(guó)發(fā)明專利"實(shí)時(shí)雷擊定位系統(tǒng)及定位方法"（1987526A)與實(shí)用新型專利"基 于光纖復(fù)合架空地線的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(duì)雷擊輸電線路事件實(shí)現(xiàn)較為精確的實(shí)時(shí)定位。該裝置測(cè)量的雷 電信號(hào)經(jīng)由一系統(tǒng)列偏振傳至接光電檢測(cè)器來獲得雷擊點(diǎn)距離檢測(cè)終端距離，然后減去平 時(shí)由激光信號(hào)得到的信號(hào)在處理過程的時(shí)差。實(shí)際情況下，雷電信號(hào)分散性大，通過此種方 法檢測(cè)信號(hào)很難得可靠的數(shù)據(jù)。同時(shí)，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(shí) 現(xiàn)雷擊性質(zhì)精確辨識(shí)；不能分辨雷電信號(hào)與線路各種偶發(fā)干擾信號(hào)，造成雷擊的誤判。
[0006] 中國(guó)實(shí)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(cè)系 統(tǒng)"（201697992 U)、中國(guó)發(fā)明專利"輸電線路雷擊在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"（ZL200710053751.X)、中 國(guó)發(fā)明專利"電力輸電線路雷擊點(diǎn)的確定方法"（ZL200610021239. 2)、中國(guó)發(fā)明專利"一種 輸電線路的雷擊參數(shù)和特性的測(cè)試方法"(ZL200910091530. 0)均是提出一種安裝在單級(jí)桿 塔上雷電監(jiān)測(cè)裝置。以上發(fā)明若要獲取整條線路的雷擊點(diǎn)數(shù)據(jù)，則需要在線路上每級(jí)桿塔 都安裝監(jiān)測(cè)裝置，設(shè)備的安裝維護(hù)費(fèi)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(cè)波形的行波電流的折反射時(shí)間，實(shí) 現(xiàn)對(duì)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(cè)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(shí)現(xiàn)的：
[0009] 基于分布式的輸電線路監(jiān)測(cè)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(cè)裝置，N取15到20)，記錄雷擊避雷線時(shí)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(gè)振蕩區(qū)間 中提取幅值最大點(diǎn)為有效的波頭信號(hào)；
[0011] 利用行波折反射理論，確定行波往反射時(shí)間內(nèi)的傳輸距離，按照系統(tǒng)輸出的有效 波頭先后時(shí)間，分別記為，其中h為第一次檢測(cè)到行波電流信號(hào)點(diǎn)，tpt2為經(jīng)過兩 邊變電站反射后監(jiān)測(cè)終端第二次檢測(cè)到的點(diǎn)；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(cè)波形的行波 電流的折反射時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)電流的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 提取雷擊避雷線電流行波的振蕩波信息； 計(jì)算行波往反射時(shí)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(cè)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(cè)裝置，N取15到20,通過裝置可以記錄到雷擊避雷線時(shí)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(gè)振蕩區(qū)間 中提取幅值最大點(diǎn)為有效的波頭信號(hào)。
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(shí)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(shí)間，分別記為h、t 2，其中h為第一次檢測(cè)到行波電流信號(hào)點(diǎn)，t2 為經(jīng)過兩邊變電站反射后監(jiān)測(cè)終端第二次檢測(cè)到的點(diǎn)；利用公式
算經(jīng)變電站反射回來的波與第一個(gè)檢測(cè)到的信號(hào)點(diǎn)時(shí)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(hào)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(hào)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(cè)終 端與大號(hào)變電站之間，L2即為雷擊避雷線位置與大號(hào)變電站相距位置，通過實(shí)際檔距可推 測(cè)至具體桿塔區(qū)間； 如果L2與小號(hào)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(cè)終 端與大號(hào)變電站之間，Q即為雷擊避雷線位置與大號(hào)變電站相距位置，通過實(shí)際檔距可推 測(cè)至具體桿塔區(qū)間； 如果Q與大號(hào)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(cè)終 端與小號(hào)變電站之間，L2即為雷擊避雷線位置與小號(hào)變電站相距位置，通過實(shí)際檔距可推 測(cè)至具體桿塔區(qū)間； 如果L2與大號(hào)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(cè)終 端與小號(hào)變電站之間，Q即為雷擊避雷線位置與小號(hào)變電站相距位置，通過實(shí)際檔距可推 測(cè)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(hào)】G01R31/08GK104155568SQ201310174703
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)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(guó)清, 岳鑫桂 申請(qǐng)人:海南電力技術(shù)研究院, 武漢三相電力科技有限公司