专利名称：一种输电线路绕击和反击故障性质的判别方法
技术领域：
本发明涉及电网防雷领域，特别是一种输电线路绕击和反击故障性质的判别方 法，其适用于对输电线路受到雷击造成跳闸故障是绕击还是反击故障性质的判别。
背景技术：
当前，电网雷害事故越来越严重，直接影响了电网的安全稳定运行和供电用电的 可靠性。判别已有输电线路雷击故障性质，分析雷击跳闸的具体原因，是指导电网防雷改造 的重要参考依据。据申请人所知，目前对输电线路雷击跳闸故障性质的判别主要有磁钢棒法和依据 雷电定位系统的经验判别法。磁钢棒法，是在输电线路杆塔顶部、架空地线或者耦合地线上安装磁钢棒装置，雷 电流通过磁钢棒，将会使磁钢棒获得剩磁，由磁钢棒上剩磁的大小和极性来判断出雷电流 的大小和极性，通过记录安装点流过磁钢棒的雷电流大小，以及所反映的雷电流方向，从而 判断雷击跳闸故障性质是绕击还是反击。依据雷电定位系统的经验判别法，其主要依据来源于雷电定位系统的监测数据， 当线路发生雷击跳闸后，线路运行维护工作人员将通过查询雷电定位系统测得的雷电流幅 值大小，结合线路的故障表现以及在中国电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝 缘配合》(DL/T620-1997)中所给出的典型杆塔绕击耐雷水平和反击耐雷水平值进行分析比 较，进而判断线路的雷击故障性质是绕击还是反击。申请人:通过研究和试验发现，运用磁钢棒法和依据雷电定位系统的经验判别法， 对输电线路雷击跳闸故障性质的判别存在诸多问题和不足，致使其判别结果的准确性难以 保证。运用磁钢棒法需在线路上安装磁钢棒装置，但是所遇到的问题是，采用的磁钢棒的 磁性特性与所测雷电流之间的关系难以准确把握，这是由于磁钢棒的配方和生产工艺存在 分散性，无法统一确定磁钢棒上剩磁与所测雷电流的准确关系；同时还存在难以预料的情 况发生如已记录雷电流信息的磁钢棒的剩磁易在运输过程中因振动而改变，导致“信息” 丢失；再就是，磁钢棒有时还会由于强雷电流出现饱和，其测量精度也受测量环境磁场的影 响。这些因素都影响了采用磁钢棒法对输电线路雷击故障性质的准确判断。依据雷电定位 系统的经验判别法在使用过程中，由于中国电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和 绝缘配合》(DL/T620-1997)给出的绕击、反击耐雷水平值均为典型杆塔的情况，与实际发生 跳闸线路杆塔的具体情况存在差异；且标准中的反击耐雷水平和绕击耐雷水平来源于对计 算程序和方法的简化处理，从而导致依据雷电定位系统的经验判别法进行输电线路雷击故 障性质的判断会造成失误，其考虑因素不够全面，没有充分考虑线路的实际结构特征以及 地形地貌特征，不能准确反映实际线路的绕击和反击耐雷水平，进而也影响了判断所得到 的雷击故障性质的准确性。由此可知，根据雷电定位系统直接按照经验人工主观判断，存在 不确定性较高、误差较大的缺点。中国专利文献公开的“一种交流输电线路雷电绕击与反击的识别方法”(申请号200810058558. X)是，在保护安装处的行波分析与测距高速采集系统中，利用小波分析提取 零模电流在不同频带下的能量，根据能量分布的特征来区分雷电绕击故障与反击故障。申 请人经过分析和研究认为，该方法依赖于交流系统保护安装处的行波分析与测距高速采集 系统，该方法应用效果与该采集系统的精度、稳定性、可靠性有着很大的关系，将直接影响 到最终的分析判断结果。中国专利文献公开的“输电线路雷电绕击、反击判别器”(申请号 200810073599. 6)是，在线路上安装装置(包括电流传感器、数据传输模块、数据处理模块、 信号传输装置、显示单元)，通过采集电流的方向，判断绕击还是反击。该发明存在的不足 是，需要在线路上加装装置，从而增加了因安装装置而给线路安全运行带来的隐患，同时也 增加了设备成本及其安装维护费用。

发明内容
本发明的目的是，针对现有技术的不足，提出一种输电线路绕击和反击故障性质 的判别方法。具体的说，是针对输电线路绕击和反击故障性质，利用雷电定位系统和防雷仿 真分析程序，由计算机运用、处理、分析涉及具体的输电线路绕击和反击故障的各种数据， 通过比较进行判别的方法。本发明的技术解决方案是，采用计算机，进行收集和处理数据，其特征在于，针对 某次已经发生的输电线路雷击跳闸故障，基于运行单位提供的该输电线路资料、线路跳闸 故障资料及利用雷电定位系统查询所得的线路走廊雷电活动信息，并采用防雷仿真分析程 序，通过计算机分析，运用收集和处理的数据，对具体发生雷击跳间的线路故障杆塔进行仿 真还原，比较分析，得出判别结果，基本步骤如下(1)采用计算机收集整理输电线路资料及线路跳闸故障资料输电线路资料及线路跳闸故障资料包括线路雷击跳闸的故障信息、线路结构特征 信息、线路地理特征信息，其中，线路雷击跳闸的故障信息包括雷击跳闸时间、线路名称、线 路巡线结果、故障表现及损失情况；线路结构特征信息包括故障杆塔及其相邻杆塔的杆塔 型号、几何尺寸、绝缘配置、档距长度、接地电阻多个参数；线路地理特征信息包括故障塔及 相邻塔的经纬度坐标、海拔高度、地形地貌多个参数，地形地貌包括平地、沿坡、爬坡、山顶、 山谷、跨山谷的具体数据；(2)利用雷电定位系统查询故障杆塔走廊内的雷电活动信息依据运行单位提供的雷击跳闸时间和线路名称，以雷电定位系统为平台，查询雷 击跳闸时间段内该故障杆塔走廊落雷宽度内的雷电活动情况，获取该时间段内的雷电活动 信息，其中包括雷电发生的GPS时间、经纬度坐标、极性和雷电流幅值；(3)利用防雷仿真分析程序，通过计算机分析故障塔的防雷性能结合输电线路的结构特征信息和地理特征信息，利用防雷仿真分析程序，通过计 算机输入故障杆塔及其相邻杆塔的几何尺寸、绝缘配置、档距长度、接地电阻、地形地貌多 个参数，分析得到故障杆塔的反击耐雷水平、绕击耐雷水平以及最大绕击雷电流值；(4)防雷性能校核及故障性质判别将步骤(3)中分析得到的故障杆塔反击耐雷水平、绕击耐雷水平以及最大绕击雷 电流值与步骤(2)中利用雷电定位系统查询所得的雷电流幅值进行比对并作出判别，从而得出线路雷击跳闸故障性质是绕击还是反击。其特征在于，所述的线路雷击跳闸时间段、杆塔的落雷宽度分别按以下方法确 定A、线路雷击跳闸时间段的选择要依据运行单位所提供的跳闸时间；B、杆塔的落雷宽度采用计算公式得到W = b+4hs，单位m ；其中，b为杆塔两根避雷 线之间的水平距离，单位m ;hs为避雷线对地平均高度，单位m。本发明的优点是，能充分运用运行单位提供的输电线路资料、线路跳闸故障资料 及雷电定位系统查询所得的线路走廊雷电活动信息，来客观的实事求是地作出正确的关于 已经发生的输电线路雷击跳闸故障的判别，方法简便易行，行之有效，费用低，便于推广应 用。本发明不需要在线路上另外安装其它的监测装置，从而有效地避免了因安装其它的监 测装置而给输电线路的安全运行带来隐患的不足，也省去了不必要的设备成本及其安装维 护费用；同时也克服了以往根据雷电定位系统直接按照经验人工主观判断所存在的不确定 性较高、误差较大的缺点。本发明依据线路的雷电活动，充分考虑线路结构、地形地貌的特 征，将具体的雷击故障杆塔作为分析对象，利用防雷仿真分析程序通过计算机进行分析，得 到的结果准确、快捷、客观。本发明的推广应用，将会有效地帮助输电线路运行维护部门判 断线路雷击故障的性质和了解雷击故障的原因，更加科学地指导输电线路防雷改造。


图1、本发明的流程图。图2、由杆塔支撑的输电线路在山坡上的示意图
具体实施例方式下面，结合附图对本发明的实施例作进一步地说明。如图1所示，按照本发明提出的技术解决方案在实施中，针对某次已经发生的输 电线路雷击跳闸故障，基于运行单位提供的该输电线路资料、线路跳闸故障资料及利用雷 电定位系统查询所得的线路走廊雷电活动信息，并采用防雷仿真分析程序，通过计算机分 析，运用收集和处理的数据，对具体发生雷击跳间的线路故障杆塔进行仿真还原，比较分 析，得出判别结果，具体采用以下步骤(1)采用计算机收集整理输电线路信息(输电线路资料及线路跳闸故障资料)给定需要进行雷击跳闸故障性质判别的输电线路信息，包括线路雷击跳闸的故障 信息(包括雷击跳闸时间、线路名称、线路巡线结果、故障表现及损失等参数)、线路结构特 征信息(包括故障杆塔及相邻杆塔的杆塔型号、几何尺寸、绝缘配置、档距长度、接地电阻 等参数)、线路地理特征信息(包括故障塔及相邻塔的经纬度坐标、海拔高度、地形地貌多 个参数，地形地貌包括平地、沿坡、爬坡、山顶、山谷、跨山谷的具体数据)；(2)利用雷电定位系统查询雷电监测信息依据运行单位提供的雷击跳闸时间和线路名称，利用雷电定位系统，查询在线路 雷击跳闸时间段内该故障杆塔落雷宽度内的雷电活动情况，获取雷电信息，获取的雷电信 息包括雷电发生的GPS时间、经纬度坐标、极性和雷电流幅值；线路雷击跳闸时间段、杆塔的落雷宽度分别按以下方法确定
A、线路雷击跳闸时间段的选择要依据运行单位所提供的跳闸时间；若运行单位提供的跳闸时间精确到“分”级，则查询跳闸时间前后一分钟之内的雷 电活动情况；若运行单位提供的跳闸时间精确到“秒”级或更精确的级别，则查询跳闸时间 前后一秒钟之内的雷电活动情况；B、杆塔的落雷宽度采用我国现行电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过 电压保护和绝缘配合》中给定的计算公式W = b+4hs，单位m ；其中，b为杆塔两根避雷线之 间的水平距离，单位m ;hs为避雷线对地平均高度，单位m。(3)故障杆塔防雷性能分析结合输电线路中故障杆塔及其相邻杆塔的结构特征信息和地理特征信息，利用防 雷仿真分析程序，输入故障杆塔及其相邻杆塔的几何尺寸、绝缘配置、档距长度、接地电阻、 地形地貌等参数，通过计算机分析，得到故障杆塔的反击耐雷水平、绕击耐雷水平以及最大 绕击雷电流幅值；(4)防雷性能的校核与雷击故障性质的判别根据步骤(2)中利用雷电定位系统查询所得的雷电流幅值，与步骤(3)中通过计 算机分析得到的故障杆塔的绕击耐雷水平、反击耐雷水平、最大绕击电流幅值相比较，进行 雷击故障性质判别若雷电流幅值大于反击耐雷水平，确定为反击；若雷电流幅值大于绕击耐雷水平，且小于等于最大绕击电流幅值，确定为绕击。下面是本发明对发生雷击引起跳闸故障的性质进行判别的一个例子，本发明对 2009年8月16日某500kV输电线路发生雷击跳闸故障是绕击还是反击的故障性质进行了 判别。首先，依据运行单位提供的该线路的雷击跳闸故障信息、线路结构特征信息以及 线路地形地貌信息获悉，2009年8月16日15时38分该500kV线路A相跳闸，后自动重合 成功，运行单位巡线结果证明故障杆塔为47#杆塔，该杆塔型号为ZBV2-45，绝缘子片数和 类型为28XXWP2-160，接地电阻为3. 6欧姆。如图2所示，该杆塔位于山坡的一侧并接近山 顶，°根据运行单位提供的雷击跳闸时间和线路名称，利用雷电定位系统查询雷击跳闸 时间段内该故障杆塔走廊落雷宽度内的雷电活动情况，获取该时间段内的雷电活动信息。 运行单位提供的跳闸时间为2009年8月16日15时38分，通过查询2009年8月16日15 时38分前后1分钟内故障杆塔47#杆塔走廊落雷宽度内的雷电活动信息，得到的雷电流幅 值为 29. lkA。根据线路的杆塔尺寸参数、绝缘特征参数、接地电阻参数、海拔高度参数，地形地 貌参数，利用防雷仿真分析程序，通过计算机分析，得到47#杆塔绕击耐雷水平为14. 5kA， 反击耐雷水平为135kA，最大绕击电流为31. 4kA。将雷电定位系统查询所得的雷电流幅值与防雷仿真分析程序输出的绕击耐雷 水平、反击耐雷水平和最大绕击电流相比较，因为雷电定位系统查询得到的雷电流幅值 29. IkA大于故障杆塔的绕击耐雷水平14. 5kA，小于最大绕击电流31. 4kA。依据上述分析比 较结果判别2009年8月16日某500kV输电线路发生雷击造成的跳闸故障，是绕击故障性 质。
权利要求
一种输电线路绕击和反击故障性质的判别方法，采用计算机，进行收集和处理数据，其特征在于，针对某次已经发生的输电线路雷击跳闸故障，基于运行单位提供的该输电线路资料、线路跳闸故障资料及利用雷电定位系统查询所得的线路走廊雷电活动信息，并采用防雷仿真分析程序，通过计算机分析，运用收集和处理的数据，对具体发生雷击跳闸的线路故障杆塔进行仿真还原，比较分析，得出判别结果，基本步骤如下(1)采用计算机收集整理输电线路资料及线路跳闸故障资料输电线路资料及线路跳闸故障资料包括线路雷击跳闸的故障信息、线路结构特征信息、线路地理特征信息，其中，线路雷击跳闸的故障信息包括雷击跳闸时间、线路名称、线路巡线结果、故障表现及损失情况；线路结构特征信息包括故障杆塔及其相邻杆塔的杆塔型号、几何尺寸、绝缘配置、档距长度、接地电阻多个参数；线路地理特征信息包括故障塔及相邻塔的经纬度坐标、海拔高度、地形地貌多个参数，地形地貌包括平地、沿坡、爬坡、山顶、山谷、跨山谷的具体数据；(2)利用雷电定位系统查询故障杆塔走廊内的雷电活动信息依据运行单位提供的雷击跳闸时间和线路名称，以雷电定位系统为平台，查询雷击跳闸时间段内该故障杆塔走廊落雷宽度内的雷电活动情况，获取该时间段内的雷电活动信息，其中包括雷电发生的GPS时间、经纬度坐标、极性和雷电流幅值；(3)利用防雷仿真分析程序，通过计算机分析故障塔的防雷性能结合输电线路的结构特征信息和地理特征信息，利用防雷仿真分析程序，通过计算机输入故障杆塔及其相邻杆塔的几何尺寸、绝缘配置、档距长度、接地电阻、地形地貌多个参数，分析得到故障杆塔的反击耐雷水平、绕击耐雷水平以及最大绕击雷电流值；(4)防雷性能校核及故障性质判别将步骤(3)中分析得到的故障杆塔反击耐雷水平、绕击耐雷水平以及最大绕击雷电流值与步骤(2)中利用雷电定位系统查询所得的雷电流幅值进行比对并作出判别，从而得出线路雷击跳闸故障性质是绕击还是反击。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路绕击和反击故障性质的判别方法，其特征在 于，所述的线路雷击跳闸时间段、杆塔的落雷宽度分别按以下方法确定A、线路雷击跳闸时间段的选择要依据运行单位所提供的跳闸时间；B、杆塔的落雷宽度采用计算公式得到W= b+4hs，单位m;其中，b为杆塔两根避雷线之 间的水平距离，单位m ;hs为避雷线对地平均高度，单位m。
全文摘要
本发明涉及一种输电线路绕击和反击故障性质的判别方法，采用计算机，进行收集和处理数据，针对某次已经发生的输电线路雷击跳闸故障，基于运行单位提供的该输电线路资料、线路跳闸故障资料及利用雷电定位系统查询所得的线路走廊雷电活动信息，并采用防雷仿真分析程序，通过计算机分析，运用收集和处理的数据，对具体发生雷击跳闸的线路故障杆塔进行仿真还原，比较分析，得出判别结果，基本步骤是(1)采用计算机收集整理输电线路资料及线路跳闸故障资料；(2)利用雷电定位系统查询故障杆塔走廊内的雷电活动信息；(3)利用防雷仿真分析程序，通过计算机分析故障塔的防雷性能；(4)防雷性能校核及故障性质判别。其方法简便易行，费用低，便于推广应用。
文档编号G01R31/08GK101975909SQ20101027111
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者冯万兴, 卢恩泽, 李晓岚, 童雪芳, 谢耀恒, 谷山强, 赵淳, 陈家宏 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司;国网电力科学研究院