[发明专利]一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统，属于新型电力系统智能制造与继电保护技术领域。本发明可集成于保护系统中，利用电流行波录波分析，根据在一定时窗内，对电流行波的相似度进行比较来区分单重雷击和多重雷击。大量不同幅值的雷电流与不同雷击时刻的仿真结果表明此方法有效且可靠，其物理概念直观清晰，实现方法简单，可广泛运用于输电线路的防雷保护。具有判断准确率高、速度快、适应性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统，属于新型电力系统智能制造与继电保护技术领域。

背景技术

110kV架空输电线路作为国内电力系统中的重要部分，确保电能稳定安全的输送具有重大意义。雷电流是一种超强的电磁脉冲电流，雷云放电时会在输电线路上形成暂态过电压。国内外的诸多学者主要的研究方向是基于首次雷击而引起的故障分量，对其进行计算分析，却忽略了后续雷击的影响。据统计数据分析，110kV电压等级以上的线路雷击跳闸等故障数占总故障数的60％以上，而根据雷电监测系统的数据显示，70％以上的地面落雷均为多重雷击，但是由于缺少对应的监测装置，目前对后续雷电流的识别与分析的难度较大，实际操作相对困难，难以确定架空输电线路是由单重雷击还是多重雷击造成的。因此亟需一种简单可靠的方法，能够在雷击故障后精确地判别出是单重雷击还是多重雷击，为输电线路的雷击防护针对性分析起到可靠的基础性作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法及系统，从新型电力系统智能制造与继电保护的角度出发，解决因为缺少对应的监测装置，现有技术中对后续雷电流的识别与分析的难度较大，实际操作相对困难，难以确定架空输电线路是由单重雷击还是多重雷击造成的问题。

本发明基于保护装置对雷击故障识别的基础之上，提出通过比较各个时窗电流波形相似度的方法，识别单重雷击和多重雷击，其原理清晰直观、所用电气量简单、信号处理过程简单、判别结果可靠，可为输电线路防雷研究提供简单易行的手段，为输电线路新型继电保护提供可靠的雷击辨识方法。

本发明的原理是，利用线路上安装的监测装置所采集的故障电流波形，得到故障电流波形中各个波头开始突变时刻t_i以及电流进入暂稳时刻t_j，利用所得到的时刻构建出对应的时窗，通过比较时窗之间波形相似度与整定值的关系，来判别出是单重雷击还是多重雷击。

本发明的技术方案是：一种基于波形相似度的输电线路多重雷识别方法，采集故障后输电线路三相电流信号，按以下步骤进行识别：

Step1：当被保护输电线路遭受雷击产生故障时，对雷击故障相电流波形进行微分计算，得到录波时窗内故障相电流波形的变化率。

Step2：利用上述录波时窗内故障相电流波形的变化率，得到电流各个波头的开始突变时刻t_i以及电流进入暂稳时刻t_j。

Step3：以上述两个时刻构建各个时窗T_i，计算各个时窗内波形的相似度。

Step4：比较各个时窗波形的相似度。

若满足：

时窗T_i与T_i+1的相似度小于整定值J_set

则判断为多重雷击。

若满足：

时窗T_i与T_i+1的相似度均大于整定值J_set

则判断为单重雷击。

对雷击故障相电流波形进行微分计算，具体为：