基于多源数据融合分析的雷击输电线路辨识与精确定位

The traveling wave fault locator and lightning location system are able to detect the lightning striking transmission lines separately from the disturbance of transmission line voltage or space electromagnetic field. However these two kinds of system cannot distinguish the lightning induced faults from other cause based on the each single system independently because of the limit of the detection theory. The redundancy and complementation of the measure dimension, time scale and lightning characteristic of the traveling wave fault locator and lightning location system will be studied in order to find the theory of lightning induced fault identification and location. The data of lightning striking lines without fault will be discovered by the correlations of lightning location system and fault locator and the traveling wave characteristic of the historic lightning disturbance data. The traveling wave following oscillation and the lightning component in the measured data in station will be researched based on the precise modeling of line arrester. The method of lightning rising-time parameters will be researched based on the measured data. The proposed lightning information mining system based on multi-source and multi-dimension data fusion will support the optimization of lightning insulating level and lightning protection.

本项目拟分析雷电定位系统、行波采集装置、线路工况监测设备、沿线分布式高频采集设备等多种监测手段在测量维度、时间尺度与雷击特征等信息方面的冗余性和互补性，研究不同检测原理在时间、空间等方面的误差来源，引入地理信息系统对杆塔位置与地理特征的刻画，探索基于多维信息的雷击输电线路故障精确辨识方法。在此基础上，充分利用多源数据空间位置关联性，实现雷击故障精确定位与可信度判别。通过引入历史存量雷击线路扰动数据波形特征，分析多源数据对同一次雷击线路扰动所呈现的多维度信息共同点，探索基于数据驱动的雷击线路扰动检测与识别方法。借助地理信息系统所描绘的线路走廊地形特征，引入故障录波数据以弥补行波采集装置对工频分量故障角的刻画不足，通过误差建模理论，研究实测数据与仿真数据的互补性，实现基于大数据技术的考虑复杂因素影响的雷击输电线路电磁暂态建模，为输电线路耐雷水平的评估和防雷措施的改进提供技术支持。

随着电网监测数据愈加丰富，多种监测数据能够从不同维度反映地电网中发生的扰动和故障，但是在实际应用中，缺乏将多源多维度数据进行融合分析并有效整理应用的方法，导致系统出现异常或故障时过多来源的数据反而引起现场工作人员受困于多类型冗余数据无所适从。. 本项目从电网中最为常见的输电线路故障入手，通过行波采集装置、故障录波装置和雷电定位系统等多种监测手段所提供的多源异构数据对输电线路故障与扰动进行分析。有效解决了过去输电线路故障测距精度无法评估的难题，从多维度数据对线路故障进行了成因辨识与定位精度优化。在考虑不同系统之间坐标变换的基础上，将雷电定位系统中的经纬度坐标变换为最近杆塔距离，实现了两种系统在地理信息上的统一。通过时间与空间维度的相互统一，提供了基于多维度数据的雷击故障有效辨识方法与故障定位精度提升。受困于行波采集装置频繁启动问题无法解决，存量行波数据中存在海量非故障杂波，通过故障中存在稳态工频电流上升的特点，将单条行波存量数据分为故障前、故障暂态、故障稳态三个部分，通过最小二乘拟合获取故障前与故障稳态的工频电流大小，并辅以原始波形与拟合波形相似度的信息，对行波故障数据进行筛选。在此基础上，尝试采用渐进峭度与分段峭度比值的方法对非故障扰动数据进行分类，由于高频采集系统长时间运行易造成采集板卡损坏而导致部分数据中存在短时间内多个非连续坏点，使杂波数据出现接近于干扰的突变，因此采用了波形上下包络线距离、零轴一侧数据连续长度等方法对此类坏点数据进行了区分，最后得到非故障扰动数据。由于T接线路常见于110kV及以下电压等级，项目提出了利用线路三端非同步故障录波数据进行故障区段划分和故障定位，解决了因线路拓扑复杂而导致故障测距难度大的问题。 . 项目发表SCI、EI论文5篇，已申请专利2项，获得授权发明专利3项，项目成果已经在云南电网得到实际应用。