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到达时间法雷电定位特殊情况解算 |
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| 到达时间法雷电定位特殊情况解算 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:25:21  |
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赵文光1 胡彬1 吴维宁2 张文亮2 张勤2 陈家宏2 王光财2
1.华中科技大学，武汉430074；2.国家电力公司武汉高压研究所，武汉430074
0 引言
到达时间法雷电定位要求收到雷电波的探测站数n应满足≥4的条件，但实际运行中有输电线路遭雷击引发故障而收到雷电波的探测站数n却少于4的情况，按常理无法解算故障点位置。在所掌握的资料中，这种情况时有发生(特别是处于山区的探测网)，若能对这种特例进行处理，求出故障点位置，无疑具有重要的实用价值。
1 原理
1.1 计算距离差
图1中，A、B为探测站点，g1，g2，g3，…，gｉ为输电线路的杆(塔)编号。
雷击引发输电线路故障时A、B站收到信号对应时间tＡ，tＢ形成时差，设故障点为gｉ，C为光速，ΔS′ABgi或ΔS′BAgi为用时差求得的观测距离差。
当已知g1，g2,g3,…gｉ时，用坐标反算求得SAgi、SBgi，用ΔS″ABgi和ΔS″BAgi表示用反算距离求得的反算距离差。
式中，SAgi、SBgi用文［1］中系列式解算，
式(3)中，(LＡ，BＡ）、（Lgi，Bgi)分别为A、gi点的大地经纬度；对于WGS84坐标系统，c0＝6399593.626m；e2＝0.006694379992；e′2＝0.006739496745；ρ0＝180°/π。若要计算SBgi，式(3)中将B点大地经纬度(LＢ，BB)代替A点大地经纬度即可。
用式(2)、(3)可计算线路所有杆(塔)的反算距离差ΔS″ABgi或ΔS″BAgi即ΔS″ABg1、ΔS″ABg2、ΔS″ABg3…ΔS″ABgn或ΔS″BAg1、ΔS″BAg2、ΔS″BAg3…ΔS″BAgn形成数据集，以备应用 。1.2 比较观测距离差和反算距离差确定gｉ
一旦故障发生，即用式(1)求出观测距离差ΔS′ABgi或ΔS′BAgi将其与式(2)计算的反算距离差ΔS″ABgi或ΔS″BAgi数据集进行比较，其中与ΔS′ABgi或ΔS′BAgi，最为接近的ΔS″ABgi或ΔS″BAgi对应的gｉ即为定位结果。
2 杆—站距离数据库
为方便应用，雷电定位系统一般建有专用的GIS，提取所有探测站A、B、C、D……和所有输电线路杆(塔)g1，g2,g3,……gｉ……gn的大地坐标。用式(3)求出所有杆—站间距离，建立距离数据库(如表1)。
这种杆—站距离数据库可事先建立，作为GIS的一个子库。一旦发生故障，在与收到信号的两站相对应的列中取同行值差，即可形成反算距离差ΔS″数据集。
3 解的分布
如图2，A、B为探测站点，距离差构成双曲线簇。以AB的中垂线(双曲线对称轴之一)分界为左、右半区，右半区ΔSABgi为负，左半区ΔSABgi为正；以AB分界为上、下半区。
对右上区，若输电线路(以下称线路)的直线与AB的夹角<90°，则有两解(或一解)；若线路的直线与AB的夹角≥90°，只有一解；若线路的直线平行于AB，只有一解。
对于右下区，线路的直线与AB的夹角<90°，可能有两解(或一解)；若线路直线与AB的夹角≥90°，只有一解；若线路的直线平行于AB，只有一解。
对于左上、左下区可类推，以AB为基准定角较方便。
在实际应用中确定分区不复杂，ΔS的正负值可用以确定左右分区，而确定上下分区可参考方向定位的观测数据，对综合雷电定位系统，这是容易获取的数据。
对于上述出现双解的情况，参考方向定位和雷电波强度信息以及信号前雷区分布等多种参照信息，是不难得到符合实际情况的解的。该方法的定位精度和曲线与线路交角有关。
4 应用与算例
4.1 具体案例
某省网2000年运行中的实际输电线路雷击3次故障点定位，其中HWC220X-G二回线(简为X-G)的＃30杆二次遭雷击，HYC220Y-S线(简为Y-S)141杆一次遭雷击。该省网共设9个探测站，命名为A、B、C、D、E、F、G、H、I。
4.2 杆—站距离数据库
表1是某省网杆—站距离数据，摘出相关部分。
4.3 求ΔS″及与ΔS′的差值
表2和表3列出了X-G线路对应的ΔS″值及第一、二次遭雷击的｜ΔS″－ΔS′｜值。其中ΔS″值用表1的数据库求差得到。第一次雷击，A、B、C站收到信号，可获取3个ΔS′观测值；第二次雷击，C、G、F站收到信号，可获取3个ΔS′观测值。
表4列出了Y-S线路对应的ΔS″值及遭雷击的｜ΔS″－ΔS′｜值，该次雷击只有H、D站收到信号，获取一个ΔS′观测值。
4.4 查找｜ΔS″－ΔS′｜最小值，确定雷击故障点
表2和表3中｜ΔS″－ΔS′｜最小值几乎均出现在g30杆位，可以确定g30杆遭雷击，表3中｜ΔS″－ΔS′｜最小值两次出现在g30杆，一次出现在g31杆，基本可确定g30杆遭雷击，即是g31也只差一个档距。表4中｜ΔS″－ΔS′｜最小值出现在g141杆。以上结果充分证明了本方法有效。
5 结语
本方法利用GIS数据库的资源，解决传统上信号观测数在2≤ｎ＜4时无法进行故障点定位的难题，可用于山区探测网。
参考文献
1赵文光著.椭球大地测量学研究.武汉：中国地质大学出版社，1997
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