高压直流输电线路雷击故障点的识别方法技术

一种高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其包括以下步骤：1、首先通过行波测距方式测出多个疑似故障点；2、判断疑似故障点是否发生在该行波测距装置测距范围内，是则继续步骤3，否则由另一个行波测距装置重新执行步骤1；3、确定故障点经纬度和雷击点经纬度；4、计算出疑似故障点对雷击灾害的隶属度t，形成各疑似故障点的雷击隶属度矩阵T，5、综合考虑雷击隶属度矩阵与雷击引发故障的概率矩阵而得到因雷击而引发故障的可能性矩阵G，6、直流输电线路上的最大可能性值Gmax的点则为直流输电线路上最有可能发生故障的位置。本发明专利技术根据情况的不同以不同方式计算疑似故障点对雷击灾害的隶属度，提高故障点识别的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压直流输电线路雷击故障点的识别方法。
技术介绍
60多年前，通过行波测距来判断输电线路故障点的具体位置的方法就已经被提出，但受限于当时的技术条件，行波测距方式没能被广泛应用。在近十几年中，由于各方面技术的不断发展，多种行波测距方式已被广泛应用到电力系统中。电压行波或电流行波在输电线路上具有一定的传播速度，并且会在线路母线和故障点处发生折射和反射。故障发生时在故障点会产生一个故障行波，行波测距方式就是通过电压行波或电流行波在故障点和线路母线间的传播时间及速度来计算故障点与母线之间的距离。行波测距有多种方式，但各种行波测距方式对行波波头的识别均会受到内部因素及外界环境的干扰。高压直流输电线路的输电距离长，跨度较大，在线路周围发生雷击的几率较高。当雷击发生在线路附近时，会在输电线路上产生感应电压，对高压直流输电线路造成影响，甚至雷电与输电线路之间的空气会被击穿，由此使输电线路发生故障。现有的行波测距装置对行波波头的判别会受到雷击在输电线路上产生的感应电压波的影响，因此行波测距装置会测量到多个疑似故障点而无法正确判别出真正故障的所在位置。因此，对雷击故障点的判别需要综合考虑雷击的发生对各疑似故障点的影响。
技术实现思路
为克服上述现有技术中存有的缺陷，本专利技术提供一种考虑极性效应的高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，能找出正确的行波波头，减小分析出错的概率，提高故障测距的准确性。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其包括以下步骤：步骤1、当输电线路由于雷击发生故障时,利用输电线路杆塔上的行波测距装置获得疑似故障点的位置，首先通过行波测距方式测出多个疑似故障点，并得到所有疑似故障点与行波测距装置的距离xi(i＝1,2,3,…,n)；步骤2、通过分析行波测距装置测距范围内输电线路的跳闸信息，判断疑似故障点是否发生在该行波测距装置测距范围内，若跳闸信息和疑似故障点都发生在该行波测距装置测距范围内的输电线路上则继续步骤3，否则由另一个行波测距装置重新执行步骤1；步骤3、查询故障发生前一小段时间tw在各疑似故障点附近发生的雷击信息，并确定故障点经纬度Si(si1,si2)和雷击点经纬度Sm(sm1,sm2)；步骤4、考虑雷击的影响范围，计算出疑似故障点受雷击影响的范围的面积和雷击点对直流输电线路的影响范围的面积，并计算两者的重合面积，以重合面积与疑似故障点受雷击影响范围的面积的比值作为疑似故障点对雷击灾害的隶属度t，接着计算出各疑似故障点对不同位置雷击点的隶属度而形成各疑似故障点的雷击隶属度矩阵T，步骤5、通过历史记录查询在所述各疑似故障点附近发生雷击而引发故障的概率p，并形成概率矩阵P，综合考虑雷击隶属度矩阵与雷击引发故障的概率矩阵而得到因雷击而引发故障的可能性矩阵G，并以此确定最有可能发生故障的位置，步骤6、对步骤5中所述故障可能性矩阵进行综合分析，直流输电线路上的最大可能性值Gmax的点则为直流输电线路上最有可能发生故障的位置。进一步地，所述故障发生前一小段时间tw的取值为0.2s～0.4s。作为本专利技术的一种改进，所述步骤3包括以下步骤：步骤3-1查询该行波测距装置所在杆塔的经纬度A0(a0,1，a0,2)，并由台账信息确定该行波测距装置测距范围内各段输电线路的长度lj(j＝1,2,3,…,n-1)，行波测距装置测距范围内的输电线路包括有若干个杆塔，杆塔m与杆塔m+1之间的输电线路为段Lm,m+1；步骤3-2计算出疑似故障点与Lm,m+1段上靠近行波测距装置一侧的杆塔的距离si(i＝1,2,3,…,n)利用公式得到疑似故障点位于Lm,m+1段内的输电线路；并由公式进一步计算出疑似故障点与Lm,m+1段上靠近行波测距装置一侧的杆塔的距离si(i＝1,2,3,…,n)；步骤3-3由台账信息进一步得出疑似故障点所在Lm,m+1段输电线路之间的两个杆塔的经纬度Ai(ai,1，ai,2)和Ai+1(ai+1,1，ai+1,2)，结合疑似故障点与Lm,m+1段上靠近行波测距装置一侧的杆塔的距离si得到疑似故障点的经纬度Si(si1,si2)，具体由以下方程组：得出各疑似故障点的经纬度Si(si1,si2)；步骤3-4由计算出的疑似故障点经纬度Si(si1,si2)通过雷电定位系统查询故疑似故障点附近发生的雷击信息，并获得与故障点经纬度Si(si1,si2)相应的雷击点经纬度Sm(sm1,sm2)。作为本专利技术的一种改进，所述步骤4包括以下步骤：步骤4-1当雷电的极性与附近的直流线路的极性相反时，执行步骤4-2；当雷电的极性与附近的直流线路的极性相同时，直接执行步骤4-8；步骤4-2当雷电的极性与附近的直流线路的极性相反时，雷电周围的电场会向着直流线路的方向发生畸变，以雷击点Sm(sm1,sm2)为中心点建立雷击点影响范围边界的椭圆C1，以疑似故障点Si(si1,si2)为中心点建立疑似故障点受影响的范围边界的椭圆C2，C1的长轴与输电线路垂直，C2的长轴位于雷击点与与疑似故障点的连线上，C1的长轴和短轴与C2的相同，以雷击点Sm(sm1,sm2)为坐标原点O(0,0)，则C1的曲线方程为：C1的参数方程为：步骤4-3将各疑似故障点的经纬度减去雷击点的经纬度后转换成相应的坐标Fi(fi1,fi2)(i＝1,2,3,…,n)，由疑似故障点的坐标Fi(fi1,fi2)可得疑似故障点与雷击点之间的距离为：设椭圆C2长轴所在直线与椭圆C1长轴所在直线的夹角为θ，则有则C2的曲线方程为：C2的参数方程为：步骤4-4求得疑似故障点受影响的范围边界的椭圆曲线C2上的最低点对应的坐标(x02，ymin2)，由式(12)得到：令则并代入式(13)得到当cos(α-β)＝-1即α＝β+π+2kπ(k∈Z)时，得到此时，x02＝r2cos(β+π)cosθ-r1sin(β+π)sinθ+fi1(16)得到点(x02，ymin2)；步骤4-5联立公式(7)和(11)可求得椭圆C1和椭圆C2的两个交点坐标分别为J1(x1,y1)，J2(x2,y2)，由已知可设x1<x2，y1<y2,分别将y1，y2代入式(14)中，得到椭圆曲线C2的参数方程在y的值为y1和y2时，α对应的值为α21和α22；将y1，y2代入式(8)中求得椭圆曲线C1参数方程在y的值为y1和y2时，α对应的值为α11，α12；步骤4-6求椭圆C1和椭圆C2的重合面积，先将J1(x1,y1)与点(x02，ymin2)进行比较：当x1>x02时，椭圆C1和椭圆C2的重合面积可由椭圆C1的左半曲线与y＝y1、y＝y2以及y轴所围的面积减去椭圆C2中x>x1部分曲线与y＝y1、y＝y2以及y轴所围的面积，故重合面积为：当x1<x02且x2<0时，作直线y＝y1与椭圆C2交于J1(x1,y1)，J3(x3,y3)，将y3分别代入和y＝r1sinα，求得参数方程数g1(α)和g2(α)在取值y3时对应的参数分别为α13和α23；此时两椭圆的重合面积可由椭圆C1的左半曲线与y＝y1、y＝y2以及y轴所围成的面积减去椭圆C2中x>x3部分曲线与y＝y1、y＝y2以及y轴所围成的面积，再加上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、当输电线路由于雷击发生故障时,利用输电线路杆塔上的行波测距装置获得疑似故障点的位置，首先通过行波测距方式测出多个疑似故障点，并得到所有疑似故障点与行波测距装置的距离xi(i＝1,2,3,…,n)；步骤2、通过分析行波测距装置测距范围内输电线路的跳闸信息，判断疑似故障点是否发生在该行波测距装置测距范围内，若跳闸信息和疑似故障点都发生在该行波测距装置测距范围内的输电线路上则继续步骤3，否则由另一个行波测距装置重新执行步骤1；步骤3、查询故障发生前一小段时间tw在各疑似故障点附近发生的雷击信息，并确定故障点经纬度Si(si1,si2)和雷击点经纬度Sm(sm1,sm2)；步骤4、考虑雷击的影响范围，计算出疑似故障点受雷击影响的范围的面积和雷击点对直流输电线路的影响范围的面积，并计算两者的重合面积，以重合面积与疑似故障点受雷击影响范围的面积的比值作为疑似故障点对雷击灾害的隶属度t，接着计算出各疑似故障点对不同位置雷击点的隶属度而形成各疑似故障点的雷击隶属度矩阵T，步骤5、通过历史记录查询在所述各疑似故障点附近发生雷击而引发故障的概率p，并形成概率矩阵P，综合考虑雷击隶属度矩阵与雷击引发故障的概率矩阵而得到因雷击而引发故障的可能性矩阵G，并以此确定最有可能发生故障的位置，步骤6、对步骤5中所述故障可能性矩阵进行综合分析，直流输电线路上的最大可能性值Gmax的点则为直流输电线路上最有可能发生故障的位置。...

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、当输电线路由于雷击发生故障时,利用输电线路杆塔上的行波测距装置获得疑似故障点的位置，首先通过行波测距方式测出多个疑似故障点，并得到所有疑似故障点与行波测距装置的距离xi(i＝1,2,3,…,n)；步骤2、通过分析行波测距装置测距范围内输电线路的跳闸信息，判断疑似故障点是否发生在该行波测距装置测距范围内，若跳闸信息和疑似故障点都发生在该行波测距装置测距范围内的输电线路上则继续步骤3，否则由另一个行波测距装置重新执行步骤1；步骤3、查询故障发生前一小段时间tw在各疑似故障点附近发生的雷击信息，并确定故障点经纬度Si(si1,si2)和雷击点经纬度Sm(sm1,sm2)；步骤4、考虑雷击的影响范围，计算出疑似故障点受雷击影响的范围的面积和雷击点对直流输电线路的影响范围的面积，并计算两者的重合面积，以重合面积与疑似故障点受雷击影响范围的面积的比值作为疑似故障点对雷击灾害的隶属度t，接着计算出各疑似故障点对不同位置雷击点的隶属度而形成各疑似故障点的雷击隶属度矩阵T，步骤5、通过历史记录查询在所述各疑似故障点附近发生雷击而引发故障的概率p，并形成概率矩阵P，综合考虑雷击隶属度矩阵与雷击引发故障的概率矩阵而得到因雷击而引发故障的可能性矩阵G，并以此确定最有可能发生故障的位置，步骤6、对步骤5中所述故障可能性矩阵进行综合分析，直流输电线路上的最大可能性值Gmax的点则为直流输电线路上最有可能发生故障的位置。2.根据权利要求1所述的高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其特征在于：所述故障发生前一小段时间tw的取值为0.2s～0.4s。3.根据权利要求1所述的高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：步骤3-1查询该行波测距装置所在杆塔的经纬度A0(a0,1，a0,2)，并由台账信息确定该行波测距装置测距范围内各段输电线路的长度lj(j＝1,2,3,…,n-1)，行波测距装置测距范围内的输电线路包括有若干个杆塔，杆塔m与杆塔m+1之间的输电线路为段Lm,m+1；步骤3-2计算出疑似故障点与Lm,m+1段上靠近行波测距装置一侧的杆塔的距离si(i＝1,2,3,…,n)利用公式Σj=1mlj<xi<Σj=1m+1lj,(j=1,2,3,...,n-1)---(4)]]>得到疑似故障点位于Lm,m+1段内的输电线路；并由公式si=xi-Σj=1mlj,(j=1,2,3,...,n-1)---(5)]]>进一步计算出疑似故障点与Lm,m+1段上靠近行波测距装置一侧的杆塔的距离si(i＝1,2,3,…,n)；步骤3-3由台账信息进一步得出疑似故障点所在Lm,m+1段输电线路之间的两个杆塔的经纬度Ai(ai,1，ai,2)和Ai+1(ai+1,1，ai+1,2)，结合疑似故障点与Lm,m+1段上靠近行波测距装置一侧的杆塔的距离si得到疑似故障点的经纬度Si(si1,si2)，具体由以下方程组：ai,1-si1ai,1-ai+1,1=siljai,2-si2ai,2-ai+1,2=siljai,1<si1<ai+1,1ai,2<si2<ai+1,2---(6)]]>得出各疑似故障点的经纬度Si(si1,si2)；步骤3-4由计算出的疑似故障点经纬度Si(si1,si2)通过雷电定位系统查询故疑似故障点附近发生的雷击信息，并获得与故障点经纬度Si(si1,si2)相应的雷击点经纬度Sm(sm1,sm2)。4.根据权利要求1所述的高压直流输电线路雷击故障点的识别方法，其特征在于：所述步骤4包括以下步骤：步骤4-1当雷电的极性与附近的直流线路的极性相反时，执行步骤4-2；当雷电的极性与附近的直流线路的极性相同时，直接执行步骤4-8；步骤4-2当雷电的极性与附近的直流线路的极性相反时，雷电周围的电场会向着直流线路的方向发生畸变，以雷击点Sm(sm1,sm2)为中心点建立雷击点影响范围边界的椭圆C1，以疑似故障点Si(si1,si2)为中心点建立疑似故障点受影响的范围边界的椭圆C2，C1的长轴与输电线路垂直，C2的长轴位于雷击点与与疑似故障点的连线上，C1的长轴和短轴与C2的相同，以雷击点Sm(sm1,sm2)为坐标原点O(0,0)，则C1的曲线方程为：x2r22+y2r12=1,(r1>r2>0)---(7)]]>C1的参数方程为：f1(α)=x=r2cosαg1(α)=y=r1sinα---(8);]]>步骤4-3将各疑似故障点的经纬度减去雷击点的经纬度后转换成相应的坐标Fi(fi1,fi2)(i＝1,2,3,…,n)，由疑似故障点的坐标Fi(fi1,fi2)可得疑似故障点与雷击点之间的距离为：设椭圆C2长轴所在直线与椭圆C1长轴所在直线的夹角为θ，则有sinθ=fi1D=fi1fi12+fi22cosθ=fi2D=fi2fi12+fi22---(10)]]>则C2的曲线方程为：(xcosθ-ysinθ)2r22+(xsinθ+ycosθ-D)2r12=1,(r1>r2>0)---(11)]]>C2的参数方程为：f2(α)=x=r2cosαcosθ-r1sinαsinθ+fi1g2(α)=y=r2cosαsinθ+r1sinαcosθ+fi2---(12);]]>步骤4-4求得疑似故障点受影响的范围边界的椭圆曲线C2上的最低点对应的坐标(x02，ymin2)，由式(12)得到：y=fi2+(r2sinθ)2+(r1cosθ)2×(r2sinθcosα(r2sinθ)2+(r1cosθ)2+r1sinαcosθ(r2sinθ)2+(r1cosθ)2)---(13)]]>令则并代入式(13)得到y=(r2sinθ)2+(r1cosθ)2cos(α-β)+fi2---(14)]]>当cos(α-β)＝-1即α＝β+π+2kπ(k∈Z)时，得到ymin2=fi2-(r2sinθ)2+(r1cosθ)2---(15)]]>此时，x02＝r2cos(β+π)cosθ-r1sin(β+π)sinθ+fi1(16)得到点(x02，ymin2)；步骤4-5联立公式(7)和(11)可求得椭圆C1和椭圆C2的两个交点坐标分别为J1(x1,y1)，J2(x2,y2)，由已知可设x1<x2，y1<y2,分别将y1，y2代入式(14)中，得到椭圆曲线C2的参数方程在y的值为y1和y2时，α对应的值为α21和α22；将y1，y2代入式(8)中求得椭圆曲线C1参数方程在y的值为y1和y2时，α对应的值为α11，α12；步骤4-6求椭圆C1和椭圆C2的重合面积，先将J1(x1,y1)与点(x02，ymin2)进行比较：当x1>x02时，椭圆C1和椭圆C2的重合面积可由椭圆C1的左半曲线与y＝y1、y＝y2以及y轴所围的面积减去椭圆C2中x>x1部分曲线与y＝y1、y＝y2以及y轴所围的面积，故重合面积为：S1=|∫α11α12f1(α)g1′(α)dα-∫α21&a...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋伟，张怿宁，王振，黄义隆，宋云海，王咸斌，何珏，陈浩宁，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东;44