一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，通过在输配电线路上设置若干个电压监测传感器监测输配电线路的电压情况，利用信号发生器向输配电线路中注入脉冲信号，根据各个电压监测传感器所监测到雷击过电压信号相对于系统工频电压每周期的相位变化进行在线测距，当电压监测传感器判断出现雷击过电压情况时，将监测到的电压特征数据上传至后台定位主机，再通过雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位传变特性分析，定位雷击故障点位置。本发明专利技术利用雷击过电压相位传变特性实现雷击区间和雷击故障点的定位，定位精度更高、响应速度更快，能够缩短故障排查时间，减轻运维人员的运维负担，有效提升电网供电可靠性和智能化供电水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法
本专利技术涉及电力系统输配电线路雷电定位
，尤其涉及一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法。
技术介绍
输电线路作为电网系统的一个重要组成部分，随着智能电网建设的开展、近年来愈加受到关注与重视。在输电线路杆塔上装设各种状态监测设备是建设智能输电线路的基础性工作，目前各地电网建设也将其作为主要的发展方向。雷电是危害电力系统安全的主要因素之一，雷电对输电线路安全运行危害极大，常常造成绝缘子闪络事故，雷击输配电线路是造成跳闸的主要原因之一。直击雷过电压是雷云直接击中配电线路、电力塔等电力设备的过电压形式。出现这种形式的原因是雷云本身极强的电流在借助电力设备传到地下后，产生落差很大的电压降，从而出现雷击过电压。特别是在山区郊外及交通不便的地区，给日常运维、查找故障增加了不少困难。雷电引起的过电压，叫做大气过电压。这种过电压危害相当大。大气过电压可分为直接雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。雷电的电热效应会产生雷电过电压，引起击穿电气绝缘、绝缘子闪络、开关跳闸和线路停电现象。另外当雷电发生闪击时，由于雷电电流的变化速度极快，在雷电流的通道附近会产生一个巨大的感应电磁场，很容易对建筑物内的电力设备造成干扰，从而使周围的金属物件产生感应电流，继而产生大量热量引起火灾等灾害。为了能够快速定位到配电线路上的雷击电压位置，提升供电可靠性，现有技术中已经提出了较多雷击过电压的定位方法。一方面，现有技术公开了一种10kV配电线路雷击故障识别与定位方法，该方法通过在10kV配电线路中选择若干个雷击监测点，在雷击监测点所在的两个杆塔之间构建耦合地线，通过仿真方法获取各个监测点处地线感应电流幅值与雷电流幅值、雷击点距离的关系，构建定位数据库；采用高频电流监测装置获取避雷器或耦合地线在雷击时产生的感应电流，并远传到系统后台；并利用基于雷电电磁信号的雷电定位系统，获取故障时刻的雷电流幅值；将雷电流幅值导入定位数据库中，进行雷击位置模糊定位；根据雷击模糊定位、开关跳闸情况以及线路防雷性能，进行雷击故障位置模糊定位。但是该方法需要构建大量的数据库，操作起来太过复杂，并且对于雷击故障点的定位也不够精确。另一方面，现有技术中也公开了一种基于准确测量电压的输电线路雷电故障定位方法，该方法通过获取输电线路上待测点的实时电压波形，根据所测电压波形来判断输电线路上待测点的当前电压是否为过电压，如果当前电压为过电压，则从所述输电线路上待测点的两侧分别选取若干个电压采集点，再根据若干个电压采集点的电压值以及位于所测输电线线路上待测点同侧的电压采集点之间的距离，计算得到输电线路电压衰减系数，最后根据所述输电线路电压衰减系数以及位于所述输电线路上待测点两侧的电压采集点之间的距离，计算后确定输电线路雷电故障的位置。但是该方法在确定雷击位置后仍需进行人工测量才能得到线路上各电压采集点位置间的距离，并未引入在线测距技术，耗时耗力，人力成本过高。此外，现有技术还公开了一种应用卫星定位导航系统传送雷击位置信号的方法，该方法通过将若干已编号的传感器设于电杆、铁塔侧带电输电线路绝缘瓷瓶或带电避雷器或带电断路器或带电刀闸或带电配变上，传感器感应闪电雷击并产生感应电势，而传感器有一信号发送电路，信号发送电路经卫星定位导航系统与终端信号接收设备通讯连接，以确定雷击位置。但是该方法需经过卫星通讯以确定雷击位置，因此定位时间存在的误差及现有通讯水平的限制都会对故障的最终定位造成一定影响，故障定位的精度不够高。因此，提出一种雷击故障定位更具有针对性、有效性，提高故障定位的精度，提高配电线路检修效率的雷击故障定位的方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，以解决现有技术中对雷击故障的定位不够有效，人力成本消耗过大，定位故障的精度较低，配电线路检修效率过低的问题。一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，所述方法通过在输配电线路上设置若干个电压监测传感器监测所述输配电线路的电压情况，利用信号发生器向所述输配电线路中注入脉冲信号，根据各个所述电压监测传感器所监测到雷击过电压信号相对于系统工频电压每周期的相位变化进行在线测距，当所述电压监测传感器判断出现雷击过电压情况时，将监测到的电压特征数据上传至后台定位主机，再通过所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位传变特性分析，定位雷击故障点位置；所述方法具体包括以下步骤：在所述输配电线路上设置若干个所述电压监测传感器，实时监测所述输配电线路的电压情况；在所述输配电线路上选取一个安装有所述电压监测传感器的位置作为测距基准位置，记为位置2，所述位置2左右两侧相邻的两个所述电压监测传感器分别记为位置1和位置3，利用所述信号发生器向所述输配电线路的位置2处注入脉冲信号；采集位置1、位置2、位置3以及剩余每一个所述电压监测传感器的电压特征数据，并上传至所述后台定位主机；所述后台主机对接收到的所述电压特征数据进行分析，提取位置1、位置2以及位置3处所监测到的脉冲信号对应的系统工频电压每周期的相位，分别记为计算并记录位置2与位置1的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差和距离L21，位置2与位置3的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差和距离L23；重复上述步骤，计算并记录所述输配电线路上所有区段的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差和距离；当所述电压监测传感器判断所述输配电线路出现雷击情况时，若干个所述电压监测传感器均自动记录下电压特征数据并上传至所述后台定位主机，所述后台定位主机进行分析处理后，提取每一个所述电压监测传感器所监测到的所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位；筛选出所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位相对最小的三个所述电压监测传感器，若筛选出的三个所述电压监测传感器安装在同一所述输配电线路的相邻位置，则判断该所述输配电线路为雷击线路，雷击点处于筛选出的三个所述电压监测传感器之间；否则，认为该所述输配电线路未出现雷击故障；比较所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位与所述脉冲信号对应的系统工频电压的相位在相同区段的相位差，判断雷击点所在区段；计算雷击点距离其两侧所述电压监测传感器的距离，判断雷击点的准确位置。上述技术方案中，电压监测传感器至少包括电压分压器、电压信号采样模块、电源模块以及通讯模块，电压信号采样模块用于采集电压特征数据，通讯模块用于与后台主机系统进行通信，可以为4G信号、5G信号、WiFi信号、光纤通讯等通讯方式。采用上述技术方案，利用电压监测传感器监测采集电压特征数据以及后台主机系统对采集到的电压特征进行分析处理，得出每个区段在脉冲信号相对于系统工频电压的相位差以及每个区段在雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位差，比较监测到的雷击过电压信号的相位最小的一个电压监测传感器以及与其相邻的两个电压监测传感器与该电压监测传感器之间的相位差与脉冲信号在该区段相对于系统工频电压的相位差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，其特征在于,所述方法通过在输配电线路上设置若干个电压监测传感器监测所述输配电线路的电压情况，利用信号发生器向所述输配电线路中注入脉冲信号，根据各个所述电压监测传感器所监测到雷击过电压信号相对于系统工频电压每周期的相位变化进行在线测距，当所述电压监测传感器判断出现雷击过电压情况时，将监测到的电压特征数据上传至后台定位主机，再通过所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位传变特性分析，定位雷击故障点位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，其特征在于,所述方法通过在输配电线路上设置若干个电压监测传感器监测所述输配电线路的电压情况，利用信号发生器向所述输配电线路中注入脉冲信号，根据各个所述电压监测传感器所监测到雷击过电压信号相对于系统工频电压每周期的相位变化进行在线测距，当所述电压监测传感器判断出现雷击过电压情况时，将监测到的电压特征数据上传至后台定位主机，再通过所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位传变特性分析，定位雷击故障点位置。


2.根据权利要求1所述的一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
在所述输配电线路上设置若干个所述电压监测传感器，实时监测所述输配电线路的电压情况；
在所述输配电线路上选取一个安装有所述电压监测传感器的位置作为测距基准位置，记为位置2，所述位置2左右两侧相邻的两个所述电压监测传感器分别记为位置1和位置3，利用所述信号发生器向所述输配电线路的位置2处注入脉冲信号；
采集位置1、位置2、位置3以及剩余每一个所述电压监测传感器的电压特征数据，并上传至所述后台定位主机；
所述后台主机对接收到的所述电压特征数据进行分析，提取位置1、位置2以及位置3处所监测到的脉冲信号对应的系统工频电压每周期的相位，分别记为
计算并记录位置2与位置1的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差和距离L21，位置2与位置3的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差和距离L23；
重复上述步骤，计算并记录所述输配电线路上所有区段的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差和距离；
当所述电压监测传感器判断所述输配电线路出现雷击情况时，若干个所述电压监测传感器均自动记录下电压特征数据并上传至所述后台定位主机，所述后台定位主机进行分析处理后，提取每一个所述电压监测传感器所监测到的所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位；
筛选出所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位相对最小的三个所述电压监测传感器，若筛选出的三个所述电压监测传感器安装在同一所述输配电线路的相邻位置，则判断该所述输配电线路为雷击线路，雷击点处于筛选出的三个所述电压监测传感器之间；否则，认为该所述输配电线路未出现雷击故障；
比较所述雷击过电压信号相对于系统工频电压的相位与所述脉冲信号对应的系统工频电压的相位在相同区段的相位差，判断雷击点所在区段；
计算雷击点距离其两侧所述电压监测传感器的距离，判断雷击点的准确位置。


3.根据权利要求2所述的一种基于雷击过电压相位传变特性的故障定位方法，其特征在于，所述位置2与位置1的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差以及所述位置2与位置3的脉冲信号相对于系统工频电压的相位差的计算方式如下：





4.根据权利要求2所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红文，张恭源，柴晨超，张扬，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53