关键词：特高压输电线；?雷电过电；?电压识别；?线路安全；
1 特高压输电线路雷电过电压的特征
特高压输电线路本身的输送距离较长、离地高度较大、线路走廊较宽，因此在实际运输过程中极容易受到雷电攻击，如果没有在第一时间展开处理，还会危及到电力设备安全，导致电力系统的正常运行被破坏，电力系统的供电安全无法保证。想要科学识别分类特高压输电线路的雷电过电压情况，先要了解雷电过电压的具体特征。第一，特高压输电线路在遭受雷击后，过电压波形会沿着输电线路进行传播，在传播运动的过程中，电压、电流的波形变化要根据线路损耗情况进行分析，如果没有损耗，则波形不会发生变化。但是参数发生变化的过程中，雷电过电压波形就会出现折射和反射的情况，波形会出现衰减和变形。不仅如此，在实际应用过程中，一般会使用双指数波等值雷电流波形，想要有效分析这种波性特征，要从幅值、波头、波长这三个方面进行处理。其中上升陡度由幅值、波头决定，波长则代表的是电压波幅值衰减的时间，也是识别过程中较为重要的因素之一。
2 特高压输电线路雷电过电压的分类
特高压输电线路雷电过电压分类主要可以分成来两大类，分别为:直击雷过电压、感应雷过电压。直击雷过电压根据雷击对象不同，还可以分成反击、绕击两种形式，前者的雷击对象为特高压输电线路的杆塔或者避雷线，后者的雷击对象为特高压输电线路的导线。反击直击雷过电压在实际应用中被击点会形成高电位引发绝缘子闪络形成的过电压形式，绕击直击雷过电压在实际应用会在输电线路上产生过电压形式。感应雷过电压根据放电阶段不同，可以分为:先导放电阶段以及主放电阶段，先导放电阶段中产生空间电场，导致最靠近通道的导线感应给出异种正束缚电荷，此外，感应雷过电压还包含两个方面:电磁感应分量、静电感应分量，其中静电感应对感应雷过电压的贡献值最大。相比较而言，感应雷的波形较为平缓，不会造成相间过电压。
3 特高压输电线路雷电过电压的识别
3.1 特高压输电线路雷电过电压模型
在实际应用的过程中，想要准确识别、分类特高压输电线路雷电过电压情况，想要建立起相应的仿真模型，对不同的雷击过电压形式进行全面的分析。ATM-EMTP这一电磁暂态仿真软件，可以建立特高压输电线路仿真模型，从而对直击雷过电压、感应雷过电压进行仿真分析。仿真模型的建立主要可以分成三个环节，包括:杆塔模型建立、避雷器参数、绝缘子闪络判断。(1)杆塔模型建立。由上述分析可知，杆塔对直击雷过电压的主要针对对象，同时考虑特高压输电线路雷电过电压的特征，最终采用了多波阻抗模型，设计了主支架波阻抗、横担波阻抗、杆塔接地阻抗。(2)避雷器参数。避雷器的设置过程中可以采用C型金属氧化物避雷器，这种避雷器的额定电压为828kV，从而确定在不同电压情况下，具体的残压值，还要形成伏安特性曲线。(3)绝缘子闪络判断。在实际应用的过程中，这一阶段，主要是针对绝缘子串所加电压和标准波形下的伏秒特性值，一旦绝缘子串上的过电压波和伏秒特性曲线相交，那么就会发生闪络，反之则不会发生闪络。除了上述三个模型之外，在实际应用的过程中，还可以根据实际情况建立冲击电晕模型、输电线路模型、雷电流模型。比如:综合上述元件的基本模型，建立一个220kV的仿真模型，同时考虑到冲击电晕效应，最终设计出幅值为120kA、阻抗为400Ω的输电线路模型。利用这一模型可以对特高压输电线路雷电过电压的仿真进行计算，包括短路故障、反击故障、绕击故障、感应雷击故障以及非故障雷击过电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以短路故障仿真计算为例，根据短路故障的波形信号以及波头处放大图情况，具体计算短路的瞬间的电压情况，有效避免误判的出现。
3.2 特高压输电线路雷电过电压仿真
在实际应用的过程中，不仅会利用到ATM-EMTP这一电磁暂态仿真软件，还会利用到小波变换分析识别能力。一般情况下，小波变换分析技术可以分为三种，分别为:连续小波变化、离散小波变换、二进小波变换。由上可知，直击雷过电压可以分为反击和绕击两种类型，针对三相电压进行变化，最终形成零模电压波形图。以负极性雷击为例，不同雷电的流幅值，在造成负极性雷击后，变化趋势也较为相似，根据数据显示，在特高压输电线路雷击以后，导线上的过电压升高，产生了接地故障。且特高压输电线路遭受的雷电流较大，因此故障暂缓后，继续上升，最终导致避雷器并且放电。需要注意的是，在实际应用的过程中，反击过电压和绕击过电压之间的零模分量较为相似，在实际应用中，采用小波分析技术可以得到最好的处理。在使用小波分析技术的过程中，参数选取工作极为重要，主要从以下两个方面进行分析，分别为:小波基函数以及小波尺度。常见的小波主要包括:db4小波、sym4小波、频率B样小波、Meyer小波、Morlet小波和Gaussian小波等，在特高压输电线路遭受雷击后，不仅信号发生畸变，还会出现大量的高频分量，具有着频带宽、频率高和奇异性阶数高等方面的特点，在上述几种小波中，db4小波是最为合适的分析模型。分解尺度的确定也相对简单，根据型号的实际需求，确定小波滤波器的频率分辨率，最终得到采样率为10kHz时小波分解尺度-频带分布情况，明确了具体的分解尺度。在确定了变换参数后，基于小波变化模极大值理论，就可以检测到对应突变点的大小，从而提取特征，完成特高压输电线路雷电过电压识别。
3.3 特高压输电线路雷电过电压识别
通过模型建立和仿真计算，对特高压输电线路雷电过电进行仿真，得到了对应的波形和茎基部放大图片，确定故障差异性，明确了不同故障下的故障特点，为后续的识别工作奠定良好的基础。小波变换分析技术在识别特高压输电线路雷电过电压上具有着明显的优势，想要进一步识别区分这些累计类型，可以提取小波分析中的数据特征，从而对特高压输电线路雷电过电压的分类进行综合性的判断，从而更加准确的进行预防，保证特高压输电线路可以稳定进行运行，让整个电力系统的安全性得到提高。以某地区的特高压输电线路雷电过电压识别工作为例，现场采集了三个典型的雷击过电压波形，并按照上述方法进行识别。第一步，计算得到三个电压波形之间的相间相似度，分别为:0.7118、0.4359、0.5483，除了A波形之外，B、C波形相间相似度都进小于0.6，因此，A为感应雷过电压波形，B、C则为直击雷过电压。第二步，按照流程具体求解电压零模分量，并且进行问小波变换分析，得到波形T分别为:-0.0.152和0.0354以及t/μs分别为:125和45，根据前文的特征量判断，可以确定B为反击过电压、C为绕击过电压。
4 总结
综上所述，特高压输电线本身就存在一定的危险性，而本文通过分析该线路的雷电过电压分类、识别方式，为雷击故障、雷电预防提供了准确的参考数据。不仅如此，本文采用了ATM-EMTP这一软件工程技术建立了具体仿真模型，同时小波分析变换技术识别雷电电压特征，原理简单、操作性加强，值得推广应用。
参考文献
[1]陈炜，方志广.输电线路的雷电过电压的识别方法[J].自动化与仪器仪表，2016(06):69-72.
[2]徐作粉.1000kV电网雷电过电压连锁操作过电压的电磁暂态分析研究[D].安徽理工大学，2016.
[3]刘雨晴.雷电在输电线路及变电站传播过程中的响应特性及识别研究[D].西华大学，2016.
论文作者:潘伟忠
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
标签：过电压论文; 雷电论文; 线路论文; 特高压论文; 波形论文; 小波论文; 模型论文; 《科学与技术》2019年17期论文;