一种输电线路高频放电识别与定位方法

摘要

本发明提供一种输电线路高频放电识别与定位方法，包括下列步骤：S1、通过多套监测装置分别采集三相输电线路的行波电流与工频电压波形数据；S2、计算行波相位；S3、根据行波相位计算结果，计算行波电流波头并进行双端定位；S4、对定位结果进行放电识别，本发明将放电行波检测、脉冲相位识别、行波精确定位技术进行有机结合，大幅降低了干扰影响，提升了放电检测与识别精度，实现了输电线路实时、在线监测。

权利要求

1.一种输电线路高频放电识别与定位方法，其特征在于，包括下列步骤：S1、通过多套监测装置分别采集三相输电线路的行波电流与工频电压波形数据；

S2、计算行波相位，其计算方法为：

S21、通过傅里叶级数算法计算工频电压基波起始点相位 其具体步骤为：a、将工频电压u分解为傅里叶级数的形式：

其中，ω为输电线路电压的工频基波角频率， 为频率为(2k-1)*ω的正弦波级数项的初始相位值；

b、将工频电压u分别乘以工频基波的正弦和余弦信号，并在一个周期k内进行积分运算：c、由式(3)除以式(2)，可得：

d、对式(4)求反切，即可获得工频电压基波起始点相位 将其进行离散化并化简：式中，U(n)为第n次采样所获得的值，N为总采样次数；

S23、根据计算结果，计算第i点的相位值 具体计算方法为：式中，k为[-10,10]的任一自然整数，f1为行波电流采样频率；

S3、根据行波相位计算结果，计算行波电流波头并进行双端定位,具体过程为：根据第i点的行波相位值 计算结果，采用小波或几何方法分别计算输电杆塔上的行波电流波头，得到其中一个输电杆塔的m个行波波头，以及对应的GPS波头时间Ti1、Ti2、Ti3、…、Tim；得到另一个输电杆塔的n个行波波头，以及对应的GPS波头时间Tj1、Tj2、Tj3、…、Tjn，根据GPS波头时间Tim与Tjn进行双端行波定位计算，最终得到m*n个放电定位结果；

S4、对m*n个放电定位结果进行放电识别的方法为，设定相位宽度 所述波头时间Tim与Tjn分别对应两个相位，当两个相位大小均在区间的范围时，则可认定该放电结果为有效放电。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路高频放电识别与定位方法，其特征在于，所述监测装置包括若干台监测终端，所述监测终端分别安装于输电线路的A、B、C相导线上。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路高频放电识别与定位方法，其特征在于，所述监测装置分别放置于若干个输电杆塔上，使每套监测装置在输电线路上的间距不大于20km。

说明书

一种输电线路高频放电识别与定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及输电线路故障识别领域，尤其涉及一种输电线路高频放电识别与定位方法。

背景技术

[0002] 高压输电线路故障多发，是造成电网运行不稳定的重要原因。很多输电线路故障在发生前可能会伴随较长时间的异常高频放电现象，如污闪、绝缘子劣化等。如果放电未能被及时检测并排除，则会引起故障发生，对电网带来冲击。

[0003] 目前已有相关技术可以进行输电线路异常放电现象的监测，例如紫外成像、红外成像、超声波检测技术等，这些技术可实现放电检测与定位功能，但均需人工辅助实施，无法实时在线监测，针对性不强，并且监测范围小，无法实现广域监测

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种输电线路高频放电识别与定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种输电线路高频放电识别与定位方法，其特征在于，包括下列步骤：

[0006] S1、通过多套监测装置分别采集三相输电线路的行波电流与工频电压波形数据；

[0007] S2、计算行波相位；

[0008] S3、根据行波相位计算结果，计算行波电流波头并进行双端定位；

[0009] S4、对定位结果进行放电识别，确定是否为有效放电。

[0010] 优选的，所述监测装置包括若干台监测终端，所述监测终端分别安装于输电线路的A、B、C相导线上。

[0011] 优选的，所述监测装置分别放置于若干个输电杆塔上，使每套监测装置在输电线路上的间距不大于20km。

[0012] 步骤S2中，计算行波相位的方法在于：

[0013] S21、通过傅里叶级数算法计算工频电压基波起始点相位

[0014] S23、根据计算结果，计算第i点的相位值

[0015] 优选的，通过傅里叶级数算法计算工频电压基波起始点相位 的方法为：

[0016] a、将工频电压u分解为傅里叶级数的形式：

[0017]

[0018] 其中，ω为输电线路电压的工频基波角频率， 为频率为(2k-1)*ω的正弦波级数项的初始相位值。

[0019] b、将工频电压u分别乘以工频基波的正弦和余弦信号，并在一个周期k内进行积分运算：

[0020]

[0021]

[0022]

[0023]

[0024] c、由式(3)除以式(2)，可得：

[0025]

[0026] d、对式(4)求反切，即可获得工频电压基波起始点相位 将其进行离散化并化简：

[0027]

[0028] 式中，U(n)为第n次采样所获得的值，N为总采样次数。

[0029] 优选的，计算第i点的相位值 方法为：

[0030]

[0031] 式中，k为[-10,10]的任一自然整数，f1为行波电流采样频率。

[0032] 优选的，根据第i点的行波相位值 计算结果，采用小波或几何方法分别计算输电杆塔上的行波电流波头，得到其中一个输电杆塔的m个行波波头，以及对应的GPS波头时间Ti1、Ti2、Ti3、…、Tim；得到另一个输电杆塔的n个行波波头，以及对应的GPS波头时间Tj1、Tj2、Tj3、…、Tjn。

[0033] 优选的，分别选取对应的GPS波头时间Tim与Tjn进行双端行波定位计算，最终获得m*n个放电定位结果。

[0034] 优选的，对m*n个放电定位结果进行放电识别的方法为，设定相位宽度 所述波头时间Tim与Tjn分 别对应两个相位 ，当两个相位大小均在区间的范围时，则可认定该放电结果为有效放电。

[0035] 与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：

[0036] 本发明提供的一种输电线路高频放电识别与定位方法，将放电行波检测、脉冲相位识别、行波精确定位技术进行有机结合，大幅降低了干扰影响，提升了放电检测与识别精度，实现了输电线路实时、在线监测，此外，利用放电行波广域传输特性，该技术可实现输电线路广域监测，在监测效率上大幅提升，相对于传统的人工携带仪器巡检方式，大大增强了针对性与实时性，为输电线路放电检测提供了一种有力的技术手段

附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0038] 图1为本发明提供的一种输电线路高频放电识别与定位方法的流程图；

[0039] 图2为本发明实施例提供的监测装置布置示意图；

[0040] 图3为本发明实施例提供的行波电流与工频电压波形示意图。

具体实施方式

[0041] 为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

[0042] 参见图1，一种输电线路高频放电识别与定位方法，其特征在于，包括下列步骤：

[0043] S1、通过多套监测装置分别采集三相输电线路的行波电流与工频电压波形数据；

[0044] S2、计算行波相位；

[0045] S3、根据行波相位计算结果，计算行波电流波头并进行双端定位；

[0046] S4、对定位结果进行放电识别。

[0047] 具体的，如图2所示，将监测装置分别布置于标号为i与标号为j的杆塔上，所述监测装置包括三台监测终端，所述监测终端分别安装于i杆塔与j杆塔的A、B、C相导线上，每套监测装置在输电线路上的间距不大于20km，可实现该区段内放电电流行波实时监测，此外，监测装置可同步监测线路运行电压。以输电线路A相为例，所检测的同时刻行波电流与工频电压波形如图3所示，图中从上往下依次为i杆塔A相行波电流、i杆塔A相工频电压、j杆塔A相行波电流、j杆塔A相工频电压。

[0048] 步骤S2中，计算行波相位的方法在于：

[0049] S21、通过傅里叶级数算法计算工频电压基波起始点相位

[0050] S23、根据计算结果，计算第i点的相位值

[0051] 优选的，通过傅里叶级数算法计算工频电压基波起始点相位 的方法为：

[0052] a、将工频电压u分解为傅里叶级数的形式：在一个工频信号采样时间段内，可将电力系统的电压值视为一个稳定的周期信号，仅含正弦奇次谐波分量，电压值属于封闭的线性空间，而傅里叶级数的三角函数系是这个线性空间的一组正交基，电压为该空间的相量，可由三角函数系线性表示，故可将电压u分解为傅里叶级数的形式：

[0053]

[0054] 其中，ω为输电线路电压的工频基波角频率， 为频率为(2k-1)*ω的正弦波级数项的初始相位值。

[0055] b、将工频电压u分别乘以工频基波的正弦和余弦信号，并在一个周期k内进行积分运算，根据三角函数的正交性质得到：

[0056]

[0057]

[0058]

[0059]

[0060] c、由式(2)除以式(3)，可得：

[0061]

[0062] d、对式(4)求反切，即可获得工频电压基波起始点相位 将其进行离散化并化简：

[0063]

[0064] 式中，U(n)为第n次采样所获得的值，N为总采样次数，其中N的值可通过公式,N＝Tf求出，f为采样频率，T为工频周期。

[0065] 具体的，计算第i点的相位值 方法为：

[0066]

[0067] 式中，k的取值应使 满足 这一范围，因此k可取区级[-10,10]的任一自然整数，f1为行波电流采样频率。

[0068] 具体的，根据第i点的行波相位值 计算结果，采用小波或几何方法计算标号为i与j的输电杆塔上的行波电流波头，得到标号i的输电杆塔A相具有m个行波波头，以及对应的GPS波头时间Ti1、Ti2、Ti3、…、Tim；得到标号j的输电杆塔A相具有n个行波波头，以及对应的GPS波头时间Tj1、Tj2、Tj3、…、Tjn，分别选取对应的GPS波头时间Tim与Tjn进行双端行波定位计算，在定位计算时在两组波头时间中各选取一个波头时间，同一组内两个波头不作定位计算，最终获得m*n个放电定位结果。

[0069] 具体的，对m*n个放电定位结果进行放电识别的方法为，首先剔除m*n个放电定位结果中的区间外放电数据，然后再对区间内放电结果进行有效性识别，由于每个放电定位结果是由两个波头时间波头时间Tim与Tjn计算得到，所述波头时间Tim与Tjn分别对应两个相位，对每次放电里两个相位进行校核，设定相位宽度 当两个相位大小均在区间的范围时，则可认定该放电结果为有效放电，反之无效，需剔除。

[0070] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。