输电线路雷击故障定位与识别

雷击故障是输电线路的主要故障,准确定位雷击故障并识别雷击故障能有效提高和改进输电线路的雷击可靠性水平。针对国内现有雷电故障指示装置不能有效识别雷击性质的不足,研究了雷击闪络后的电流信号特征及输电线路发生反击和绕击时的电位变化特征,提出了一种新的雷击故障定位与识别方法,同时开发出了输电线路雷电故障指示装置。仿真试验和实际运行结果表明,采用雷击闪络后的电流信号与输电线路发生绕击和反击时的电压信号相结合的方法能有效地进行雷击故障的定位与识别。     

基于非接触式雷电流测量装置的新型线路分布式雷击故障定位方法

输电线路延绵数千里,传统人工巡线方式查找雷击故障点费时费力。因此基于非接触式雷电流测量装置,结合行波测距和小波包理论,提出了一种新型分布式雷击故障定位方法。根据三相电流行波极性差异,提出了绕击、雷击避雷线和杆塔的雷击类型识别方法;针对绕击情况,进行了雷击是否闪络的判断、雷击区间范围和闪络侧的确定,推导了不同监测区间段内线路雷击点和闪络点定位公式;利用小波包变换提取行波波前到达时间进行定位计算。经EMTP-ATP软件仿真验证,该方法能准确地进行输电线路雷击故障定位,雷击点和闪络点定位误差均0.4%,具有重要的应用价值。     

架空输电线路雷电绕击与反击的识别

为准确辨识输电线路雷击故障,分析了雷电绕击和反击的发生机理,并基于ATP-EMTP建立了110 kV输电线路杆塔多波阻抗模型及雷击仿真模型进行仿真。结果表明:雷击杆塔塔顶或绕击导线时,绝缘子串两端电位差方向不同;雷击闪络时,被击杆塔闪络相绝缘子串电位差降为0,雷击暂态过程结束后,邻近杆塔对应相绝缘子串电位差近似为0;反击闪络时,邻近杆塔绝缘子串两端电位差方向发生改变;杆塔入地电流方向可表征雷电流极性。基于上述特征,提出通过输电线路绝缘子串电位差和杆塔入地电流构建特征量,以2者的方向及其有效值作为识别判据,对雷击故障及未故障条件下的雷击类型进行辨识。     

直流输电线路雷电绕击闪络故障分析方法研究

为揭示直流输电线路绕击闪络故障规律,并对直流输电线路防雷措施的设计和改造提供针对性的意见与建议,应加强对直流输电线路绕击闪络故障的精细化分析。提出一种全档距绕击计算方法,以±800 k V锦苏线的典型绕击闪络故障为例,首先搜集整理雷击闪络信息、线路结构特征、地形地貌特征等运行资料,并利用雷电监测系统查询雷击闪络时间段内线路走廊的雷电活动情况,然后对全档距不同位置绕击造成闪络的情况进行仿真计算,最后用EGM计算方法对全档距不同位置处的临界绕击电流进行核算,并与雷电监测系统查询的雷电流比对,得到可造成绕击闪络的绕击入射点范围。基于多次的绕击闪络故障分析结果总结得出的故障规律对提高防雷综合治理的有效性与技术经济性具有显著的指导意义。     

基于雷电行波时域特征的输电线路雷击类型辨识方法

雷击类型的识别可为线路运维人员提供方向性指导。根据输电线路雷击过电压原理和输电线路边界条件构建输电线路在雷击和线路故障条件下,三相故障行波极性满足的对应关系,提出根据三相电流行波的极性异同来识别线路反击。进一步通过比较雷电和线路故障时,其暂态行波能量变化的特点,提出基于修正能量比的输电线路故障和绕击的判断方法,最终完成线路雷击类型的识别。通过仿真和现场实验验证了此方法的正确性,具有较好的应用价值。     

雷电流波形参数检测视角下±800kV直流输电线路导线绕击分析

雷电流波形参数主要集中于雷电流上升沿,为分析雷击输电线路后各个行波通道暂态电流所含雷电流上升沿信息,从获取雷电流波形参数的视角,应用分布参数电路理论研究雷电绕击特高压输电线路的行波响应,分析在雷击闪络和未闪络情况下,注入导线的雷电流在诸电流通道中的电流行波波形.雷电绕击导线造成闪络的波过程可视为雷电流注入和闪络故障附加...     

空气间隙放电对于直流输电线路耐雷性能的影响

同塔双回直流输电线路具有节约输电走廊的优点,其空气间隙通常较小,会先于绝缘子闪络,因此同塔双回直流输电线路的耐雷性能较易受到空气间隙放电的影响。通过仿真计算,比较各种线路形式下空气间隙闪络前后输电线路雷电反击、绕击的耐雷性能,结果表明:考虑空气间隙闪络后,线路的绕击/反击耐雷水平均出现一定程度下降,雷击闪络率也随之增加。因此在对直流输电线路耐雷性能进行评估时,必须要考虑空气间隙闪络影响。     

±800 kV云广特高压直流线路雷电防护特性

雷击是造成输电线路闪络的主要原因之一.为了解决±800kV云广特高压直流线路的雷电防护问题,通过分析该线路的参数和调研线路沿线的雷电活动特点,以先导发展法为基础建立特高压线路雷击计算方法,对线路的反击和绕击防雷性能进行分析.首先调研了沿线各区域的雷电活动情况,给出了各区域境内的雷电日取值.然后,对云广特高压直流线路的雷击闪络特性进行了分析,给出了不同地形条件下地面倾角、绝缘强度、跨谷深度对雷击绕击特性的影响,以及杆塔高度、接地电阻等对雷击反击特性的影响.考虑地形对雷击故障的影响,通过地形加权和分段分析的方法求得线路各段的雷击闪络率.最后,就降低接地电阻、减小保护角等防雷措施进行了研究.     

同塔四回输电线路雷击闪络位置分布特性

为了研究同塔多回输电线路雷击闪络位置分布特性,基于先导发展法的绝缘子闪络模型,通过实验分析不同类型绝缘子在工频工作电压下的雷电反击和绕击闪络特性,建立符合实际工况的同塔多回线路雷击仿真模型。基于该模型,通过计算得到了典型同塔四回线路雷电反击、绕击闪络位置的分布规律,并发现雷击闪络位置与线路塔型尺寸、回路布置方式和绝缘配置、杆塔接地电阻、雷击位置和雷击时工频电压相位、地线保护角、地形地貌等因素密切相关。     

基于HHT-EWM的雷电波传播类型识别

提出了基于希尔伯特-黄变换（hilbert-huang transform，HHT）以及熵权法（entropy weight method，EWM）的输电线路雷击特征提取与类型识别方法，采用经验模式分解算法（empirical mode decomposition，EMD）对雷电反击与雷电绕击导致的故障波进行分解，依据HHT与EWM提取并对比雷电反击与雷电绕击的能量权重系数，实现雷击类型的识别。数据分析结果表明：雷电反击首个固有模态函数的能量权重系数总在40%以上；而绕击则在40%以下。     

小波能量谱和神经网络法识别雷击与短路故障

现有行波测距装置可以同时对线路雷击和普通短路故障进行检测与定位,但其不能将两者区分开来,为此提出了一种基于小波能量谱和神经网络理论的输电线路雷击与短路故障的识别方法。首先,利用小波变换将故障测距装置采集到的各种电流行波信号分解为不同频带的重构信号,并计算信号在各个频带内的能量,提取小波能量谱,然后构造信号的小波能量分布特征向量,将其作为BP神经网络分类器的输入,最终实现雷击与短路故障的识别。仿真结果显示,该方法在不同故障相角和过渡电阻的情况下均能达到满意的识别正确率,是一种有效的线路雷击与普通短路故障识别方法。     

±800 kV直流输电线路雷电绕击与反击的识别方法

研究±800 kV直流输电线路雷电绕击和反击故障的机理,建立了绕击和反击的等值电路模型。分析和仿真表明：若发生反击故障,由于杆塔接地电阻的作用,反击故障将包括雷电流入地和随之而来的塔顶电位(绝对值)骤增造成的绝缘子闪络2个过程,对应地,在这2个过程中零模电流的方向相反,使得故障后瞬间保护安装处零模电压出现正负交替;若发生绕击故障,零模电流只沿一个方向,使保护安装处零模电压在故障后一段时间内呈现单调变化。在绕击与反击故障下于保护安装处所观测的零模电压时域特征存在显著差异,在此基础上,从继电保护的角度出发,提出了一种基于小波变换的特高压直流输电线路雷电绕击与反击故障的识别方法,EMTDC仿真表明该方法能对特高压直流全线雷电绕击与反击故障进行识别,且不受雷电流波形的影响。     

一次特殊的高压直流输电线路故障分析及线路保护优化

本文对国内某高压直流输电工程极一线路故障的波形进行分析,得出此次直流线路保护动作是雷电引起的结论。在对雷电资料进行检索和分析的基础上,对线路重启过程中极一产生-535 k V电压可能存在的原因进行逐一排除,最终总结出极一直流线路电压从+500 k V下降到-535 k V是由于雷电提供了整流侧逆变运行所需要的能量导致的。根据雷电反击和雷电绕击特性的不同提出了行波保护和电压突变量保护的优化策略,以防止雷电反击直流线路时造成行波保护和电压突变量保护的误动。     

输电线行波测距中雷击与短路故障的识别

掌握超高压、高压输电线路上雷电冲击发生的位置和频次等信息,对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。通过对500kV输电线路的非故障性雷击、故障性雷击以及普通短路故障的仿真研究,提取出电流行波信号的特征和信号各频段的能量分布规律,结合这些特征和规律提出了对3种暂态过程进行识别和分类的具体算法。EMTDC仿真验证了该算法的正确性。     

三端柔性直流输电系统雷电侵入波过电压

雷电侵入波过电压是确定直流输电系统换流站设备绝缘水平的重要依据,利用PSCAD/EMTDC软件建立了±160 kV南澳三端柔性直流输电系统直流侧雷电侵入波仿真计算模型,利用电气几何模型法计算直流线路的最大绕击电流,采用相交法作为空气间隙闪络判据,计算直流线路遭受雷电绕击和反击后换流站内极母线设备以及连接电缆承受的电压应力,并校核各设备的雷电冲击绝缘水平,计算结果表明各设备的绝缘裕度满足要求.     

雷电流波形参数检测视角下的±800kV直流输电线路反击电磁暂态分析

从获取雷电流波形参数的角度出发,研究雷击特高压直流输电线路的避雷线档距中央、杆塔外撑角和塔顶时传输系统的行渡响应,依据分布参数电路理论分析注入传输系统的雷电流在各电流通道中的电流行波波形.当雷击避雷线或避雷线与杆塔外撑角连接处未造成闪络时,避雷线与杆塔外撑角连接处的暂态电流含有大部分雷电流上升沿响应;当雷击塔顶未闪络时...     

基于行波传播路径的不等长双回线路单端行波测距

由于雷击引起的闪络故障电流行波的初始行波幅值较大并且伴随着大量的振荡,而反映故障位置行波(故障点反射波和对端母线反射波)的幅值远小于故障初始行波的幅值,故在同一观测尺度上,难以辨识出故障行波性质;同时,在现场实际中,不存在完全等长的双回线路。基于此,分析了不等长双回线路于故障回线和健全回线量测端两个坐标轴上观测到的行波波头于时间轴的分布特点,提出了采用故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测和辨识故障行波性质的方法,并采用同一观测端的故障线路和健全线路各自检测到一次属于它自己电流互感器所观测的故障初始行波波到时刻,实现了不等长双回线路故障测距。大量实测数据表明,于故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测,特别是雷击闪络故障,能够可靠和正确地辨识故障行波的性质,实现不等长双回线路的可靠精确测距。     

几种避雷线屏蔽性能分析模型的计算探讨

为了分析比较当前工程上常用的几种具有代表性的输电线路避雷线屏蔽性能分析计算模型的特点,介绍了Whitehead’s EGM、Eriksson的改进电气几何模型、Rizk的先导传播模型的计算过程,并运用上述3种方法及我国现行的规程法对某220 kV输电线路在分别处于平原及斜山坡区域的条件下进行了计算,比较了各模型及我国现行规程所提供的经验公式法所得结果的差异。分析模型表明,绕击跳闸率随保护角的增大而增长速度越来越快,Rizk模型对绕击跳闸率的评估最佳,Eriksson模型对高度变化的敏感度最高且其结果最差,Wagner关于斜山坡外(内)侧的绕击率可由保护角加(减)坡角换算成平地线路计算结果对Whitehead模型近似成立,对Eriksson模型有夸大跳闸率的趋势。     

架空输电线路跳闸故障智能诊断

输电线路故障诊断是保证供电可靠性的关键技术,但国内还没有直接的监测技术能实现输电线路故障原因辨识。为此,介绍了架空输电线路跳闸故障智能诊断系统及其在广东电网中的应用。诊断系统的功能主要包括输电线路故障性质识别及故障精确定位,其中故障性质识别包括雷击和非雷击故障识别,雷击故障识别包括绕击和反击识别;故障精确定位是基于分布式行波监测技术的定位方法,该方法利用在线测量行波电流传播的等效波速来减小弧垂、波前畸变等因素引起的误差。在理论研究的基础上,开发了输电线路故障智能诊断系统,在广东电网17回输电线路挂网运行,通过与变电站故障录波装置、电网雷电定位系统的诊断功能对比,分析了该系统在故障原因识别和定位方面的优越性。实际运行结果表明,输电故障智能诊断系统在故障区间定位、精确定位、指导故障点查找、故障定性和防雷分析方面发挥了重要作用。     

特高压交流输电线路中相绕击模拟试验研究

特高压交流输电线路ZBS2型酒杯塔的两地线间距大,因此研究其中相雷电屏蔽性能十分必要。文章采用按63﹕1的比例缩小的线路模型,考虑导线电压,使用更能逼近自然雷电的操作波进行了大量的冲击放电试验,得出了中相绕击的最大高度。根据文中的试验结果可知,换算出的中相临界绕击电流小于耐雷水平,验证了分别采用电气几何模型方法和先导模型方法得到的计算结果的正确性。试验结果还表明,ZBS2型杆塔线路中相有绕击的可能性,但不会导致闪络。