[發(fā)明專利]基于模量分析的直流架空線雷擊識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710608332.1
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107329046B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋國兵;顧垚彬;郭安祥;張晨浩;王辰曦;吳子豪
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);國網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開一種基于模量分析的直流架空線雷擊識別方法，包括：步驟一、直流架空線中行波保護啟動后，采集40μs電流數(shù)據(jù)，計算線模、地模電流故障分量；步驟二、判斷是否單極接地故障和雙極故障；步驟三、判斷是否雷擊避雷線、雷擊桿塔未故障和感應(yīng)雷擊；步驟四、判斷雷擊導(dǎo)線并故障和雷擊桿塔閃絡(luò)。本發(fā)明方法簡單、可靠。大量仿真計算表明，本發(fā)明提出的雷擊識別方法，判據(jù)正確、有效，不僅能夠區(qū)分雷擊干擾與故障，還能準(zhǔn)確判斷雷擊類型和線路故障類型，兼顧故障識別和雷擊識別雙重功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及線路保護技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于模量分析的直流架空線雷擊識別方法。

背景技術(shù)

我國幅員遼闊、能源與負(fù)荷呈逆向分布，決定了大容量直流輸電在我國具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，柔性直流輸電以其優(yōu)良的特性在孤島送電、分布式能源接入和直流配電網(wǎng)方面獲得了較多應(yīng)用。直流架空線作為最重要的能量傳輸途徑，工作環(huán)境惡劣、故障概率高。目前，在大容量直流架空線輸電系統(tǒng)中，行波保護以其快速性獲得了廣泛應(yīng)用且越來越不可替代。由于利用暫態(tài)信號，高頻干擾是影響行波保護可靠性的最主要因素，而雷擊則是最主要的高頻干擾。

雷擊干擾是影響行波保護可靠性的關(guān)鍵因素，進而影響直流系統(tǒng)安全可靠運行。近年來，眾多學(xué)者提出了很多雷擊識別的方法，主要集中在利用小波分析的角度和積分的角度進行探索。比如在小波分析的基礎(chǔ)上提取高、低頻段能量比識別非故障性雷擊或者利用波形相關(guān)性分析進行故障性雷擊的判別。再比如通過積分方式判斷雷擊性質(zhì)。這些方法總是面臨兩大問題，一是毫秒級的時間窗，而且較大的計算量，導(dǎo)致其在實際工程應(yīng)用中不盡如人意。究其根源，在于這些方法過多注重數(shù)學(xué)工具的運用，而忽視了雷擊過程背后的物理本質(zhì)。因此，一種簡單的，直接利用雷擊物理過程本身進行雷擊判別的識別原理亟待提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于模量分析的直流架空線雷擊識別方法，以解決現(xiàn)有直流輸電線路行波保護易受雷擊干擾的問題。本發(fā)明首先建立了雷電流的雙指數(shù)數(shù)學(xué)模型，并在 PSCAD軟件下搭建了不忽略避雷線的直流輸電桿塔多波阻抗模型；通過仿真雷擊直流線路的不同位置，獲得不同雷擊情況下的單端電流數(shù)據(jù)；在分析雷擊物理過程的基礎(chǔ)上，對仿真數(shù)據(jù)進行模量分析，判別具體的雷擊類型，識別雷擊干擾。本方法通過對單端電流在不同模量下變化特征的分析，能夠方便、全面、準(zhǔn)確的區(qū)分雷擊故障和雷擊干擾，以及雷擊干擾的具體類型，對行波保護抗干擾能力的提升具有重要意義。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于模量分析的直流架空線雷擊識別方法，包括以下步驟：

步驟一、直流架空線中行波保護啟動后，采集40μs電流數(shù)據(jù)，計算線模、地模電流故障分量；

步驟二、判斷是否單極接地故障和雙極故障；

步驟三、判斷是否雷擊避雷線、雷擊桿塔未故障和感應(yīng)雷擊；

步驟四、判斷雷擊導(dǎo)線并故障和雷擊桿塔閃絡(luò)。

進一步的，步驟二具體包括：

計算I1_max和k_ratio，若滿足式(6)，則進一步判斷是否滿足式(3)，如滿足式(3)則判定為極間故障，如果不滿足式(3)則為單極故障；排出雷擊，保護出口；如不滿足式(6)則進入步驟三；

其中，I1_max為線模電流故障分量極大值；k₁按照最嚴(yán)重故障在啟動后40μs內(nèi)的上升幅值整定；k_ratio為40μs數(shù)據(jù)窗內(nèi)地模電流故障分量極大值與線模電流故障分量極大值的比值； k_{2_1}按照最小雷擊避雷線整定；

k_ratio≤k_{2_2} (3)

k_{2_2}按照線路末端極間故障整定。