专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201711493326.2
申 请 日：20171230
发 明 人：陈莉波王剑飞何志满蒋新川张聪誉王秦谢春林万晖米彦姚陈果李成祥
申 请 人：国网重庆市电力公司万州供电分公司重庆大学
申请人地址：404160 重庆市万州区龙都广场1号
公 开 日：20180731
公 开 号：CN108344922A
代 理 人：王翔
代理机构：重庆大学专利中心 50201
摘 要：本发明提供了一种基于相类区分和S变换理论的输电线路直击雷故障识别方法，主要步骤如下：1)通过微分环传感器获取三相线路的雷电流信号波形。2)计算三相电流能量，提取特征量T1和T2。3)通过特征量T1和T2对直击雷故障进行初步分类。4)对时域雷电流波形进行S变换，提取特征量T3和T4。5)通过特征量T3和T4对直击雷故障进行进一步分类，确定故障类型。本发明可以根据雷电流，准确识别出输电线的直击雷故障类型。
主 权 项：1.一种基于相类区分和S变换理论的输电线路直击雷故障识别方法，其特征在于：1)将所述三相输电线路分别记为A相输电线路、B相输电线路和C相输电线路；将三相输电线路直击雷故障划分为一相类故障、二相类故障和三相类故障。2)在EMTP?ATP仿真软件中设置不同电气参数和故障产生条件，对所述一相类故障、所述二相类故障和所述三相类故障进行仿真，从而得到X组仿真数据；其中，每一组仿真数据中，A相输电线路的暂态电流记为ia，B相输电线路的暂态电流记为ib，C相输电线路的暂态电流记为ic；3)根据一组仿真数据，分别对A、B和C三相的暂态电流iθ进行平方处理后，再在0?t0时间段内进行积分，以获得各相电流能量ea、eb和ec；其中，A相电流能量记为ea；B相电流能量记为eb；C相电流能量记为ec；三相电流能量计算公式如下所示：![]()
式中，t0为仿真过程中输电线路触发雷击后记录三相暂态电流iθ信息的时间；ia、ib和ic分别代表A、B、C三相的暂态电流；将所述雷电流能量ea、雷电流能量eb和雷电流能量ec按照大小降序排列，并分别记为emax、emid和emin；4)重复步骤3，直到得出X组三相电流能量emax、emid和emin；5)根据X组三相电流能量emax、emid和emin计算出X组特征量T1和特征量T2；特征量T1表示为：![]()
式中，emin为最小的雷电流能量；emax为最大的雷电流能量；特征量T2表示为：![]()
式中，emin为最小的雷电流能量；emid为数值居中的雷电流能量；6)根据X组特征量T1和特征量T2，绘制二维散点图；整理所述二维散点图得出阈值k1和阈值k2；在所述二维散点图中取一根平行于横轴的分割线和一根平行于纵轴的分隔线，从而将所述一相类故障、所述二相类故障和所述三相类故障分隔开；平行于横轴的分割线在二维散点图中纵坐标取值为k1；平行于纵轴的分割线在二维散点图中横坐标取值为k2；7)根据阈值k1和阈值k2，建立输电线路直击雷故障初步识别模型；即当T1＞k1时，直击雷故障类型为三相类故障；当T1＜k1且T2＞k2时，直击雷故障类型为二相类故障；当T1＜k1且T2＜k2时，直击雷故障类型为一相类故障；8)将直击雷故障进一步划分为绕击未闪络、雷击避雷线/塔顶未反击、绕击闪络、一相反击、二相反击和三相反击；9)通过在EMTP?ATP仿真软件中设置不同电气参数和故障产生条件，对所述绕击未闪络、所述雷击避雷线/塔顶未反击、所述绕击闪络、所述一相反击、所述二相反击和所述三相反击共6种直击雷故障进行仿真，从而得到Y组仿真数据；其中，每一组仿真数据中每一相输电线的时域雷电流波形信号记为h(t)；10)对时域雷电流波形信号h(t)进行S变换；主要步骤如下：10.1)S变换的算法表达如下：![]()
式中，h(t)为时间序列信号；w(τ?t,f)为具有伸缩与平移功能的高斯窗；τ是控制高斯窗口时域位置的坐标参数；f为频率；j为虚数单位；t为时间；所述高斯窗w(τ?t,f)表达式如下：![]()
式中τ是控制高斯窗口时域位置的坐标参数；f为频率；j为虚数单位；t为时间；10.2)得到S变换的离散表达式；主要步骤如下：10.2.1)得出时间序列信号h(t)的离散形式h(kT)(k＝0,1,…,N?1)；其中T为离散采样点间隔时间；k为任意采样点；N为h(kT)的采样点个数；10.2.2)对离散时间序列h(kT)进行傅里叶变换，即得到![]()
![]()
式中，N为h(kT)的采样个数；T为离散采样点间隔时间；k为任意采样点；j为虚数单位；n为频率采样点个数；10.2.3)令公式4中的f→n/NT；令公式4中的τ→jT；得到S变换的离散表达式：![]()
式中，T为离散采样点间隔时间；k为任意采样点；N为h(kT)的采样点个数；![]()
由![]()
频移m得到；j为虚数单位；n为频率采样点个数；11)重复步骤10，对所述Y组仿真数据中的时域雷电流波形信号h(t)均进行S变换；根据S变换的结果提取Y组特征量T3和特征量T4；特征量T3的表达式如下：![]()
式中，N为h(kT)的采样点个数；h为离散情况下控制高斯窗口时域位置的坐标参数；S表示S变换之后得到的值；特征量T4的表达式如下：![]()
式中，f为频率，f1、f2和f3分别为低、中、高频的频率临界值；其中，S变换频率谱A(f)表达如下：![]()
式中，k为任意采样点；f为频率；N为h(kT)的采样点个数；T为离散采样点间隔时间；12)在6种故障类型下，分别随机选择Z组作为训练样本；根据选择出的Z组训练样本，利用均值法得到判别阈值k2、k3和k4。13)根据阈值k3、阈值k4和阈值k5建立基于相类区分和S变换理论的输电线路直击雷故障识别模型；基于步骤7，在输电线路直击雷故障为一相类故障的情况下：若T3k3且T4k3且T4>k4，则直击雷故障类型为一相反击；在输电线路直击雷故障为三相类故障的情况下，将二相类故障统一归类为二相反击；在输电线路直击雷故障为三相类故障的情况下：若T3>k5，则直击雷故障类型为三相反击；若T3式中t1为输电线路触发雷击后多通道同步高速采集卡记录电流波形信息的时间；ia、ib和ic分别代表A、B、C三相的暂态电流；将所述雷电流能量ea1、雷电流能量eb1和雷电流能量ec1按照大小降序排列，并分别记为emax1、emid1和emin1；IV)根据步骤5中的公式2和公式3，提取特征量T1和特征量T2；V)对直击雷故障进行初步分类；当T1＞k1时，直击雷故障类型为三相类故障；当T1＜k1且T2＞k2时，直击雷故障类型为二相类故障；当T1＜k1且T2＜k2时，直击雷故障类型为一相类故障；IV)根据步骤10对时域雷电流波形h1(t)进行S变换；IIV)根据步骤11中的公式8和公式9，提取特征量T3和特征量T4；IIIV)完成直击雷故障绕击反击的识别；根据步骤V的识别结果，若直击雷故障类型为一相类故障，则进行进一步判断：若T3k3且T4k3且T4>k4，则直击雷故障类型识别为一相反击；若直击雷故障类型为二相类故障，则直击雷故障类型识别为二相反击；若直击雷故障类型为三相类故障，则进行进一步判断：若T3>k5，则直击雷故障类型识别为三相反击；若T3关 键 词：直击雷;故障类型;故障识别;输电线路;提取特征;雷电流;特征量;雷电流波形;输电线;三相电流;三相线路;信号波形;传感器;微分环;分类;对时
法律状态：
IPC专利分类号：G01R31/08(2006.01)I
