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1、雷击行波对输电线路影响和其保护措施 摘要：输电线路的防雷保护及系统运行水平的提高具有重要的理论和现实意义,故而利用现有可检测与定位线路雷击的行波测距装置,提出了一种基于小波包能量谱和暂态行波特征分析的雷击与短路故障识别方法。关键词：输电线路；雷击；短路故障；行波中图分类号：TV734文献标识码：A引言：超高压输电线路距离长，跨度大，分布面积广，地理和气象条件都非常复杂，所以雷击的几率较高，雷击事件时有发生。运行资料表明，雷击是造成高电压输电线路停电的主要原因之一。雷击难以预测，故应用传统方法搜集与掌握雷电
2、分布，雷电流概率等基本参数具有明显的局限性；采用雷击定位系统对线路雷击发生的频次和位置进行检测室可行和有效的，但需在线路沿线建立多个探测站测定放电辐射的电磁波，投资较大，且据国内外相关文献介绍,实际测距误差存在明显的地区差异。行波测距法通过检测短路故障暂态行波到达母线的时刻进行测距,定位速度快、准确度高,国内外已做了大量研究。雷击也会产生暂态行波,因此行波测距可检测出线路上的雷电冲击,提出可利用行波测距装置进行输电线上雷击点的定位。但现有行波测距装置尚不具备识别输电线路非故障性雷击、7故障性雷击和普通短路故
3、障的能力,故研究输电线路直击雷的暂态特性,并将其与普通短路故障区分开来具有实际研究意义。1.输电线路雷击过电压的形成与分类按过电压的物理过程,雷击过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压,按雷击位置的不同,直击雷过电压又可分为反击和绕击。无论哪种雷击,在线路上的传播方式及产生的波形都是相同的。感应雷过电压是电磁感应在导线上产生的过电压,一般其幅值≤500kV。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的线路有威胁,因此本文只考虑直击雷过冲击的影响。2．雷电冲击与短路故障行波特征
4、输电线路遭受雷击或发生故障时,在故障点将产生向两侧母线运动的行波。线路上的行波传播且到达两个不同波阻抗线路的连接点或到达接有集中参数的节点时,行波就会发生折射、反射。当发生故障性雷击或线路短路故障时,在故障点因其线路波阻抗不连续而会出现行波折射和反射。在一定的时间窗内,母线处检测到的行波信号中就含有雷击点的初始行波、故障点反射行波和母线的反射行波。故障发生在线路前半段时(相对于近端母线),故障点的反射波先到达;故障发生在线路后半段时,对端母线的反射波先到达。当线路上发生非故障性雷击时,因未引起线路故障,雷击
5、点的线路波阻抗是连续的7,行波在雷击点没有折反射,故测量信号中不会有故障点的反射行波。3．暂态过程的小波包能量谱分析小波变换多分辨率分析是对采样信号V0二进频带划分[16],信号先分解为细节空间W1(高频空间)和大尺度逼近空间V1(低频空间),V1再进一步分解,如此重复即得任意尺度上的逼近空间、细节空间V0=V1ÝW1=V2ÝW2ÝW1=V3ÝW3ÝW2ÝW1=…。可见,小波分解没有对信号高频空间进行再分解,因此不能提高高频
6、空间的频率分辨率,而小波包正好弥补了这一不足,比小波分解具有更好的局部化性能,使分解更加精细。小波包将高频空间再分解为U空间,即低频子空间U0j=Vj,高频子空间U1j=Wj,其中j∈Z(整数集)。因Vj=Vj+1ÝWj+1,故Unj=U2nj+1ÝU2n+1j+1,n∈Z+(正整数集)。小波包分解的一般表达式为Wj=U2j+1ÝU3j+1,Wj=U4j+2ÝU5j+2ÝU6j+2ÝU7j+2,Wj=U2kj+k&Yacu
7、te;U2k+1j+kÝ…ÝU2k+1-1j+k。可见,小波包变换将细节空间Wj进一步分解,将频带j按二进方式细分为2k个子频带,提高了高频空间的频率分辨率。对信号进行小波包变换后,各尺度小波系数的平方和可表示信号在这个频带内的能量[87]。对任一频带内的信号,其小波包变换结果为{w(k)
8、k=1,2,…,n},n为该频带信号序列长度,其能量为E=∑nk=1w(k)
9、2。小波包能量谱分析是将信号能量分解在频率范围相同的不同频率空间。根据信号在不同频段上的能量分布特点,对信号的特性
10、进行分析就能实现对不同暂态信号的有效识别。发生故障性雷击时,暂态电流同时具有短路故障和非故障性雷击的特征。但此时的雷电流幅值特别大,同时又伴随有雷击故障时的截波作用,使≥3kHz的高频段能量的K相当大,而低频段能量的K明显减小,对于本例约40%。大量仿真分析还发现,对于雷击线路而言,各频段能量的K与雷电流幅值大小也有一定关系。雷电流幅值越大,高频段能量的K也越大,相应低频段能量的K则减小。而普通短路故障的能量分布
