一种高压直流输电线路雷电绕击电流波形反演恢复方法

摘要

本发明涉及一种高压直流输电线路雷电绕击电流波形反演恢复方法。线路遭受雷击，其暂态行波经输电线路传播和传变，在保护安装处的暂态响应也不同。线路相当于一个天然的雷电流接闪器，发生绕击时，现有行波测距技术可以精确对雷击点定位；输电线路参数可在线测量分析获得；借助本发明推导的输电线路传递函数，通过对输电线路保护安装处经高速采集获得的暂态电压进行相模变换、降噪以及Prony拟合处理，并进行反卷积运算，最终可获得雷击点处的雷电流波形。

主权项

1.一种高压直流输电线路雷电绕击电流波形反演恢复方法，其特征在于按以下步骤进行：1)当电压变化率du/dt大于整定值时，线路M侧、N侧保护安装处采样频率为1MHz的高速数据采集与录波装置启动并记录故障后5ms的电压行波波形；2)运用Karenbauer变换计算线路两侧保护安装处获得的M侧、N侧的暂态电压线模分量U_M(t)、U_N(t)和零模分量U_M0(t)、U_N0(t)，如式(14)所示：$U_M\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(U_{M+}\left(t\right)-U_{M-}\left(t\right))$$U_{M0}\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(U_{M+}\left(t\right)+U_{M-}\left(t\right))$(14)$U_N\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(U_{N+}\left(t\right)-U_{N-}\left(t\right))$$U_{N0}\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(U_{N+}\left(t\right)+U_{N-}\left(t\right))$其中U_M+(t)、U_N+(t)分别为M侧、N侧检测到的正极直流暂态电压，U_M-(t)、U_N-(t)分别为M侧、N侧检测到的负极直流暂态电压；3)借助已有技术对雷击点进行行波定位，得到故障点与观测点间的距离x，l为线路全长，在线获得线路传播常数γ(s)、波阻抗Z_c(s)以及M、N两侧电源内阻Z_M(s)、Z_N(s)；4)利用式(15)计算线路的传递函数Z_l(s)，并由已有的拉普拉斯逆变换数值解法求得其在时域中的传变特性Z(t)；$Z_l\left(s\right)=\frac{Z_M\left(s\right)[Z_N\left(s\right)\cosh \left(\gamma \left(s\right)(l-x)\right)+Z_c\left(s\right)\sinh \left(\gamma \left(s\right)(l-x)\right)]}{Z_c\left(s\right)[Z_M\left(s\right)+Z_N\left(s\right)]\cosh \left(\gamma \left(s\right)l\right)+[Z_c^2\left(s\right)+Z_M\left(s\right)Z_N\left(s\right)]\sinh \left(\gamma \left(s\right)l\right)}---\left(15\right)$5)截取线路M侧暂态电压线模故障分量U_M(t)的非零元素，进行小波降噪和Prony拟合，将平滑后的暂态电压线模分量记为u_M(t)；6)截取时域中的传变特性Z(t)，并改写成式(16)所示的矩阵形式，按式(17)求解得到雷击点处的雷击电流$\left[\begin{array}{cccccc}z\left(0\right)& 0& ...& ...& 0& 0\\ z\left(1\right)& z\left(0\right)& ...& ...& 0& 0\\ & & & & .& .\\ z\left(2\right)& z\left(1\right)& ...& ...& .& .\\ & & & & .& .\\ .& & & & .& .\\ .& z\left(2\right)& ...& ...& .& .\\ .& & & & .& .\\ .& .& & & & .\\ .& .& ...& ...& z\left(0\right)& .\\ .& .& & & & .\\ .& .& & & & \\ .& .& ...& ...& z\left(1\right)& z\left(0\right)\\ .& .& & & & \\ .& .& & & & \\ .& .& ...& ...& z\left(2\right)& z\left(1\right)\\ .& .& & & & \\ .& .& & & .& .\\ .& .& ...& ...& .& .\\ .& .& & & .& .\end{array}\right]---\left(16\right)$${\hat{i}}_f={\left(z^{T}z\right)}^{-1}{z}^{T}u---\left(17\right).$