输电线路雷击种类的识别方法
【专利摘要】本发明提供了一种输电线路雷击种类的识别方法，包括如下步骤：S1：选取输电线路避雷线和三相导线周围位置布置监测采样点，然后实时采集各检测采样点的磁场强度；S2：将采集到各检测采样点的磁场强度与对应的初始值或一预设值进行比较；根据避雷线和三相导线周围磁场强度的变化以及预设的规则判断所遭受雷击的种类；输出相应的结果；S3：重复步骤S2，直至达到预设的最大计算时间。
【专利说明】
输电线路雷击种类的识别方法
技术领域
[0001] 本发明涉及输电线路领域，尤其涉及一种输电线路雷击种类的识别方法。
【背景技术】
[0002] 高压输电线路经常受雷击侵害，对雷击侵害情况的分析有利于改进线路防雷措 施。一共有三种雷击侵害方式：反击雷、绕击雷、感应雷。反击雷是指雷电击中避雷线或铁 塔，后续再击穿绝缘子造成三相电路异常;绕击雷是指雷电击中三相电路，造成三相电路异 常;感应雷是指雷电未击中输电线路，雷电发生于输电线路附近，从而造成三相电路异常。
[0003] 目前有一定成果的雷电识别技术多是采用电流与电压作为分析参数，多用变电站 录波得到的波形进行诊断，而线路雷击多发生于离变电站较远的线路上，故存在波形失真， 又由于现有技术还不成熟，所以只能判断特征明显的雷击，不能判断特征不明显的雷击，尤 其在区分反击雷和绕击雷上存在难度，准确率低。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是如何对线路雷击情况进行检测。
[0005] 为了解决这一技术问题本发明提供了一种输电线路雷击种类的识别方法，包括如 下步骤：
[0006] S1:选取输电线路避雷线和三相导线周围位置布置监测采样点，然后实时采集各 检测采样点的磁场强度；
[0007] S2:将采集到各检测采样点的磁场强度与对应的初始值进行比较;根据避雷线和 三相导线周围磁场强度的变化以及预设的规则判断所遭受雷击的种类;输出相应的结果；
[0008] S3:重复步骤S2,直至达到预设的最大计算时间。
[0009] 可选的，在所述步骤S2中，根据避雷线和三相导线周围磁场强度的变化以及预设 的规则判断所遭受雷击的种类;输出相应的结果的过程具体包括：
[0010]若避雷线周围位置的磁场强度的增大，且达到预设的程度，则判断其遭受的雷击 种类为反击雷，输出相应的结果。
[0011]可选的，判断避雷线周围位置的磁场强度的增大是否达到预设的程度的过程进一 步包括：
[0012] 将避雷线周围位置的磁场强度的变化量应用到以下反击雷诊断方程组中：
[0013] f^ = fflax(N'NI IACI} { DL=\AL\-klmAE
[0014]式中，| AA|、| AB|、| AC|分别为A相、B相、C相导线周围位置测磁场强度变化量绝 对值;为| AA |、| AB |、| AC |中的最大值；| AL |为避雷线周围位置的磁场强度的变化量绝 对值山为修正AE所需要的阈值，可以根据不同线路进行调整;DL为| AL_ki ? AE的差 值。
[0015]如果Dl>0，则判别雷击种类为反击雷；
[0016] 如果Dl〈0,则判别雷击种类为其他种类。
[0017] 可选的，在所述步骤S2中，根据避雷线和三相导线周围磁场强度的变化以及预设 的规则判断所遭受雷击的种类;输出相应的结果的过程具体包括：
[0018] 若三相导线中任意一相导线周围位置的磁场强度增大，且达到预设的程度，则判 断其遭受的雷击种类为绕击雷，输出相应的结果。
[0019]可选的，判断三相导线中任意一相导线周围位置的磁场强度的增大是否达到预设 的程度的过程进一步包括：
[0020]将对应一相导线周围位置的磁场强度的变化量应用到以下绕击雷诊断方程组中： _1] |蘭=幽、丨祕丨lACll | DT ^ AE - k2 *\A￡]
[0022]式中，| AA|、| AB|、| AC|分别为A相、B相、C相导线周围位置测磁场强度变化量绝 对值;AE为| AA |、| AB |、| AC |中的最大值；| AL |为避雷线周围位置的磁场强度的变化量 绝对值;k2为修正AE所需要的阈值，可以根据不同线路进行调整;Dt为厶￡和1? ? | AL|的差 值；
[0023]如果Dt>0，则判别雷击种类为绕击雷；
[0024]如果DK0，则判别雷击种类为其他种类。
[0025] 可选的，在所述步骤S2中，根据避雷线和三相导线周围磁场强度的变化以及预设 的规则判断所遭受雷击的种类;输出相应的结果的过程具体包括：
[0026] 若避雷线周围位置的磁场强度与三相导线周围位置的磁场强度均增大，且均未达 到预设的程度，则判断其遭受的雷击种类为感应雷，输出相应的结果。
[0027] 可选的，判断避雷线周围位置的磁场强度与三相导线周围位置的磁场强度增大是 否均未达到预设的程度的过程进一步包括：
[0028] 将对应的避雷线周围位置的磁场强度或对应相导线周围位置的磁场强度的变化 量应用到以下感应雷诊断方程组中： r.MdM = max {|M[, | AS|s \&C\ | A￡|}
[0029] ^ AMIN = min{|M|,|M|^ [M| |m|} ^ R = \MAX
[0030] 式中，| AA|、| AB|、| AC|、| AL|分别为A相、B相、C相和避雷线周围位置测磁场强 度变化量绝对值;AMAX为| AA |、| AB |、| AC |、| AL |中的最大值;AMIN为| AA |、| AB |、 AC|、| AL|中的最小值;R为AMAX和AMIN的比值。
[0031] 如果R>k3,则判别雷击种类为感应雷，k3为感应雷判别阈值，可以根据不同线路进 行调整；
[0032] 如果R〈k3,则判别雷击种类为其他种类。
[0033] 本发明提出了一种输电线路雷击种类的磁场识别方法，该方法从磁场角度来识别 雷击种类。通过采样避雷线和三相导线在雷击前后周围磁场大小，通过数学手段分析处理， 与初始值进行比较，可以直观地判断出输电线路雷击的种类。以导线与避雷线周围磁场大 小作为识别依据，提高了诊断的准确率。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明一实施例中输电线路雷击种类的识别方法的流程示意图；
[0035] 图2是本发明一实施例中监测采样点示意图；
[0036]图3是本发明一实施例中三相线路的磁场强度的不意图。
【具体实施方式】
[0037] 以下将结合图1至图3对本发明提供的输电线路雷击种类的识别方法进行详细的 描述，其为本发明可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的 范围内能够对其进行修改和润色。
[0038] 本发明所提供的输电线路雷击种类的识别方法实际为基于磁场的识别方法，包括 如下步骤：
[0039] S1:选取输电线路避雷线和三相导线周围位置布置监测采样点，然后实时采集各 检测采样点的磁场强度;请参考图2,其示意了一种监测采样点的布置方式，分别布置监测 采样点在A、B、C三相导线以及避雷线的周围，具体来说，监测点位置可采取线路附近lm位 置；
[0040] S2:将采集到各检测采样点的磁场强度与对应的初始值进行比较;根据避雷线和 三相导线周围磁场强度的变化以及预设的规则判断所遭受雷击的种类;输出相应的结果； [0041 ]以Ba、Bb、Be、Bi分别表示A、B、C和避雷线周围监测点的磁场强度。每一个时刻t，将t 时刻的仏(〇、813(〇、8(：(〇、81(〇与初始值如时刻的仏(0)、8"0)、8。(0)、81(0)分别进行比 较，计算出变化值 A Ba(t) = Ba(t)-Ba(0)、A Bb(t) = Bb(t)-Bb(0)、A Bc(t) = Bc(t)-Bc(0)、A Bi(t)=Bi(t)_Bi(0)，其中 Ba(t)、Bb ⑴、Bc(t)、Bi(t)计算大小如图 3 所示；
[0042]其作用机理在于:通过监控三相电路及避雷线周围磁场强度变化得到了输电线路 不同雷击情况的空间磁场分布情况。不同类型的雷击过电压磁场分布不同：当没有雷击时， 空间的磁场较小，且磁场随着工频电流的变化而变化；当反击雷发生时，避雷线上的电流首 先瞬间增大，空间磁场强度变化达到100倍以上，避雷线周围磁场强度比同一横截面未被雷 击导线周围磁场强度大3倍以上，所以可以通过判断"是否避雷线周边磁场强度突然增大" 来区分出反击雷；当绕击雷发生时，雷电击中的某一相电流首先瞬间增大，其对应的空间磁 场也瞬间远大于其他导线周围的磁场，所以可以通过判断"是否ABC中某一相周围磁场强度 突然增大"来区分出绕击雷；当感应雷发生时，避雷线和三相导线周围的磁场分布较为均匀 一致，且幅值较小。因此可以通过判断"是否ABC三相和避雷线的周边磁场强度同时突然增 大，且幅度较小"来区分出感应雷和其他情况。通过合理的利用这些区别，可以在雷电监测 装置中实时监控与判别雷电故障类型。
[0043]在此机理下，以下对步骤S2的方案进行进一步展开：
[0044] 在所述步骤S2中，根据避雷线和三相导线周围磁场强度的变化以及预设的规则判 断所遭受雷击的种类;输出相应的结果的过程具体包括：
[0045] 若避雷线周围位置的磁场强度的增大，且达到预设的程度，则判断其遭受的雷击 种类为反击雷，输出相应的结果。
[0046] 若三相导线中任意一相导线周围位置的磁场强度增大，且达到预设的程度，则判 断其遭受的雷击种类为绕击雷，输出相应的结果。
[0047]若避雷线周围位置的磁场强度与三相导线周围位置的磁场强度均增大，且均未达 到预设的程度，则判断其遭受的雷击种类为感应雷，输出相应的结果。
[0048]以上三个判断过程，其可以是区分先后的，也可以是不区分先后的，在图1示意的 实施例中，先进行反击雷的判断，再进行绕击雷的判断，最后尽心感应雷的判断;在其他可 选实施例中，只对其中之一进行判断，也是本发明构思下的一种方案。
[0049] 进一步来说，判断避雷线周围位置的磁场强度的增大是否达到预设的程度的过程 进一步包括A Ba(t)、A Bb(t)、A Bc(t)、A Bi(t)应用到一个反击雷诊断方程组中，判断是否 避雷线周边磁场强度突然增大:具体来说：
[0050] 将避雷线周围位置的磁场强度的变化量应用到以下反击雷诊断方程组中：
[0051] = M} | DL=\M\-k^/SE
[0052]式中，| AA|、| AB|、| AC|分别为A相、B相、C相导线周围位置测磁场强度变化量绝 对值;为| AA |、| AB |、| AC |中的最大值；| AL |为避雷线周围位置的磁场强度的变化量绝 对值山为修正AE所需要的阈值，可以根据不同线路进行调整;Dl为| ? AE的差 值。
[0053]如果Dl>0，则判别雷击种类为反击雷；
[0054]如果Dl〈0，则判别雷击种类为其他种类。
[0055] 进一步来说，判断三相导线中任意一相导线周围位置的磁场强度的增大是否达到 预设的程度的过程进一步包括将A Ba(t)、A Bb(t)、A Bc(t)、A Bl(t)应用到一个绕击雷诊 断方程组中，判断是否ABC相中的某一相周边磁场强度突然增大，具体来说：
[0056] 将对应一相导线周围位置的磁场强度的变化量应用到以下绕击雷诊断方程组中： _7]丨A￡=maX{|A4MM} | Dr=AE-k2*\AL\
[0058]式中，| AA|、| AB|、| AC|分别为A相、B相、C相导线周围位置测磁场强度变化量绝 对值;AE为| AA |、| AB |、| AC |中的最大值；| AL |为避雷线周围位置的磁场强度的变化量 绝对值;k2为修正AE所需要的阈值，可以根据不同线路进行调整;Dt为厶￡和1? ? | AL|的差 值。
[0059]如果Dt>0,则判别雷击种类为绕击雷；
[0060]如果DK0，则判别雷击种类为其他种类。
[0061] 进一步来说，判断避雷线周围位置的磁场强度与三相导线周围位置的磁场强度增 大是否均未达到预设的程度的过程进一步包括将A Ba(t)、A Bb(t)、A Bc(t)、A Bl(t)应用 到一个感应雷诊断方程组中，判断是否ABC三相和避雷线的周边磁场强度同时突然增大，且 幅度较小;具体来说：
[0062] 将对应的避雷线周围位置的磁场强度或对应相导线周围位置的磁场强度的变化 量应用到以下感应雷诊断方程组中： AMCT = max {|M丨、|M|、|AC| |M|}
[0063] < mm = rain{|Aj|v|M|v |ac| |m|} 、 R^AMAX^AMIN
[0064] 式中，| AA|、| AB|、| AC|、| AL|分别为A相、B相、C相和避雷线周围位置测磁场强 度变化量绝对值;AMAX为| AA |、| AB |、| AC |、| AL |中的最大值;AMIN为| AA |、| AB |、 AC|、| AL|中的最小值;R为AMAX和AMIN的比值。
[0065] 如果R>k3,则判别雷击种类为感应雷，k3为感应雷判别阈值，可以根据不同线路进 行调整；
[0066] 如果R〈k3,则判别雷击种类为其他种类。
[0067] S3:重复步骤S2,直至达到预设的最大计算时间T。
[0068] 在步骤S3中，对于当前的时间t，
[0069]若t多T，则判定为其他其他情况，输出相应的结果；
[0070] 若t，则令t = t+ A t，返回步骤S2，继续进行监测。
[0071 ]综上所述，本发明提出了一种输电线路雷击种类的磁场识别方法，该方法从磁场 角度来识别雷击种类。通过采样避雷线和三相导线在雷击前后周围磁场大小，通过数学手 段分析处理，与初始值进行比较，可以直观地判断出输电线路雷击的种类。以导线与避雷线 周围磁场大小作为识别依据，提高了诊断的准确率。
【主权项】
1. 一种输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:包括如下步骤： Sl:选取输电线路避雷线和=相导线周围位置布置监测采样点，然后实时采集各检测 采样点的磁场强度； S2:将采集到各检测采样点的磁场强度与对应的初始值或一预设值进行比较;根据避 雷线和=相导线周围磁场强度的变化W及预设的规则判断所遭受雷击的种类;输出相应的 结果； S3:重复步骤S2，直至达到预设的最大计算时间。2. 如权利要求1所述的输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:在所述步骤S2中， 根据避雷线和=相导线周围磁场强度的变化W及预设的规则判断所遭受雷击的种类;输出 相应的结果的过程具体包括： 若避雷线周围位置的磁场强度的增大，且达到预设的程度，则判断其遭受的雷击种类 为反击雷，输出相应的结果。3. 如权利要求2所述的输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:判断避雷线周围位 置的磁场强度的增大是否达到预设的程度的过程进一步包括： 将避雷线周围位置的磁场强度的变化量应用到W下反击雷诊断方程组中：式中，IaaI、IabI、I ACl分别为A相、B相、C相导线周围位置测磁场强度变化量绝对 值;为I AAI、I AB I、I AC I中的最大值；I AL I为避雷线周围位置的磁场强度的变化量绝对 值;ki为修正AE所需要的阔值，可W根据不同线路进行调整;化为I ALl和ki ? AE的差值。 如果化〉〇,则判别雷击种类为反击雷； 如果化<0，则判别雷击种类为其他种类。4. 如权利要求1所述的输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:在所述步骤S2中， 根据避雷线和=相导线周围磁场强度的变化W及预设的规则判断所遭受雷击的种类;输出 相应的结果的过程具体包括： 若S相导线中任意一相导线周围位置的磁场强度增大，且达到预设的程度，则判断其 遭受的雷击种类为绕击雷，输出相应的结果。5. 如权利要求4所述的输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:判断=相导线中任 意一相导线周围位置的磁场强度的增大是否达到预设的程度的过程进一步包括： 将对应一相导线周围位置的磁场强度的变化量应用到W下绕击雷诊断方程组中：式中，I AA I、I AB I、I AC I分别为A相、B相、C相导线周围位置测磁场强度变化量绝对 值;AE为I AAI、I ABI、I AC I中的最大值；I AL I为避雷线周围位置的磁场强度的变化量绝 对值;k2为修正AE所需要的阔值，可W根据不同线路进行调整;Dt为AE和k2 ? I AL I的差 值； 如果化〉〇,则判别雷击种类为绕击雷； 如果化<0，则判别雷击种类为其他种类。6. 如权利要求1所述的输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:在所述步骤S2中， 根据避雷线和=相导线周围磁场强度的变化W及预设的规则判断所遭受雷击的种类;输出 相应的结果的过程具体包括： 若避雷线周围位置的磁场强度与=相导线周围位置的磁场强度均增大，且均未达到预 设的程度，则判断其遭受的雷击种类为感应雷，输出相应的结果。7. 如权利要求6所述的输电线路雷击种类的识别方法，其特征在于:判断避雷线周围位 置的磁场强度与=相导线周围位置的磁场强度增大是否均未达到预设的程度的过程进一 步包括： 将对应的避雷线周围位置的磁场强度或对应相导线周围位置的磁场强度的变化量应 用到W下感应雷诊断方程组中：式中，I AAI、I ABI、I AC I、I AL I分别为A相、B相、C相和避雷线周围位置测磁场强度变 化量绝对值;AMAX 为 IaaI、IabI、IacI、I ALl 中的最大值;AMIN 为 IaaI、IabI、IacI、 ALl中的最小值;R为AMAX和AMIN的比值； 如果R〉k3,则判别雷击种类为感应雷，k3为感应雷判别阔值，可W根据不同线路进行调 整； 如果R<k3，则判别雷击种类为其他种类。
【文档编号】G01R33/02GK105911433SQ201610510287
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】郑益慧, 李立学, 王昕 , 李晓刚, 赵建明, 孟祥辰, 陈洪涛, 项福军, 李军良
【申请人】上海交通大学, 国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司松原供电公司