输电线路雷电过电压的识别分类方法研究

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1、1绪论献[31]给出了基于数学形态学和Hilbert变换的电压闪变快速测量计算方法。其中，形态学能够在保留电压闪变信号扰动特性的前提下有效地去除电压闪变信号中含有的剑锋脉冲、白噪声等干扰，将去噪后的信号进行Hilbert变换可准确地测出闪变的包络，为进一步测量电压闪变的参数奠定了基础。1.3雷电过电压识别的研究现状雷电是自然界中的气体放电现象，雷云放电所产生的雷电流可高达数十、甚至数百千安，从而在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘事故的主要原因之一[32]，对电力系统的安全运行产生严重的危害。雷电

2、过电压的特点是电压幅值高、持续时间短、上升陡度大，因而对电气设备的危害极大。雷电过电压分为直击雷过电压和感应雷过电压。直接雷过电压是由雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压；感应雷过电压是雷击线路附近大地，雷云在对地放电过程中，放电通道周围空间的电磁场发生急剧变化，在导线上产生的过电压。运行经验表明，直击雷过电压对电力系统的危害最大，感应雷过电压只对35kV及以下的线路有威胁。对于110kV及以上的高压输电线路，直击雷过电压对线路绝缘的威胁最为严重，但直击雷只占雷击率的10%。对于低压配电系统，由于绝缘水平

3、较低由感应雷过电压引起的故障率超过90%，由雷击引起的高压线路跳闸次数占线路总跳闸次数的40~70%[33]。可见雷电过电压对输配电设备绝缘构成了严重威胁。目前，国内外对于雷电过电压均作了大量的理论研究，建立了大量雷电过电压仿真模型，普遍采用EMTP软件仿真，并基于仿真分析雷电冲击对超高速暂态保护和耐雷性能的影响，及对于短路故障的特征进行识别研究。于上世纪80年代起，我国电网开始研究雷电监测技术，开发和建设雷电定位系统，目前已经在全国范围内建成电网雷电监测网[34]，为实现雷击故障快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统

4、计、防雷水平评估和雷电预警提供了可靠的平台；武汉高压研究所研制的输电线路雷击在线监测系统，进行雷电流参数的全天侯监测以实现雷击杆塔位置和雷击形式的判断[35]，并利用该监测装置得到了雷击杆塔的电流波形、幅值、极性和雷击点位置。国家电网正在逐步结合全球定位系统(GPS)及现有的雷电定位系统，实现新型的输电线路故障定位方式[36]。文献[37]从电磁场理论对雷击杆塔塔顶产生的感应过电压、反击过电压进行了计算和分析，对防雷计算和防雷设计的依据进行了补充。随着在线监测和智能分类技术的发展，基于电压和电流波形的输电线路雷击故

5、障识别则受到国内外电力工作者越来越多的关注。目前针对这方面的研究主要包括：通过分析输电线路感应雷击与短路故障的不同暂态特征，利用暂态量的线3重庆大学硕士学位论文模和零模信息构成判据[38]，经EMTP仿真计算验证可行通过对超高压输电线路各种类型故障特征分析，提出综合利用暂态电流行波幅值和极性的故障特征来识别故障类型的新原理，经EMTP仿真测试，验证其在线路不同位置、不同过渡电阻、不同初始角等故障情况下的判断正确性[39]。根据雷击造成故障引起的行波，在多次折、反射后将最终要衰减为零，其表现在时间轴上为正负交替变化，

6、而雷击造成故障与线路故障引起的行波在故障后较短时间内变化趋势总的来说是单调的这一特征，用一条直线对故障后的行波进行拟合，提出波形一致性系数的概念，依此系数的大小来判断行波是故障行波还是非故障行波[40]。根据小波变换对输电线路直击雷、短路故障等暂态信号的多分辨分析，发现其暂态电流附加分量的能量分布特点反映了对应暂态过程的内在特征，用以构成判据实现输电线路非故障雷击暂态的准确可靠识别[41]。在电力系统事故中，绕击、反击的辨别十分困难，国内外还没有有效的判明方式。国外对绕击、反击的研究多数停留在杆塔设计领域，期望在建

7、设前期的输电线路设计阶段解决雷电绕击问题，因此采用了规程法或击距法[42]等，分别依靠计算耐雷强度、建立杆塔几何模型通过作图来判断能否发生绕击、反击。并结合电力运行经验不断的修证保护角的大小。在日本依据多年运行经验为减少绕击可能提出了负保护角概念[43]，并应用于实际。在国内大部分还是根据多年工作经验由工程师人为判定。由于人为因素作用，就造成了判定的偏差率很大。因此迫切需求一种方便、直观的检测方法。并结合雷电参数的测量为电力系统防雷提供准确的数据，为防雷方案的确定提供有利的支持。综上所述，雷电过电压的识别在受到越来

8、越多关注的同时取得了一些研究成果，但是也存在一些主要的问题：a.过电压信号的幅值、持续时间等虽然描述了过电压的主要物理特征，但初始条件、电压等级、系统结构、保护装置的故障切除时间等都会对其产生极大的影响。因此，用它们描述过电压是不完整的。b雷电过电压为时变非平稳信号，由于傅里叶变换不具有频率局部化特性，因而该方法在处理非平稳故障信号时有着局限性。c对电力系统