国内外运行经验表明,雷击是造成输电线路故障的主要原因,因此防雷保护一直是维护线路运行安全的重要措施。常用的防雷保护措施有架设避雷线、避雷针,降低杆塔接地电阻,加强线路绝缘,装设避雷器等。但是即使采取了以上的措施,线路雷击跳闸率仍然居高不下,其原因是由于雷电过程的复杂性以及造成雷击事故的原因多种多样,为了能掌握雷电特性准确分析雷电发展过程,目前大量采用雷电定位系统和雷电流和雷电过电压的监测系统来记录故障波形,但由于过电压数据庞大,而且需要专家作专门分析,要对其进行现场的人工处理、分析是困难的,这就大大限制了雷电的在线监测装置在故障分析中的实用性。因此,如果能够对雷电过电压波形进行在线特征提取并分类,既可以快速查找故障点,缩短检修时间,实现快速恢复供电,又能够有针对地采取防雷措施,提高供电可靠性。因此,对雷电过电压进行分类识别对保证电力系统安全运行具有十分重要的意义。本文建立110kV输电线路电磁暂态仿真模型,在研究分析国内外暂态特征提取和分类识别研究状况的基础上,对雷电过电压信号进行了建模,利用小波变换和数学形态学提取电压特征量,并使用支持向量机(SVM)对过电压类型进行分类。主要工作有:(1)采用ATP-EMTP建立了考虑冲击电晕的110kV输电线路雷电过电压仿真模型,对雷击未故障、感应雷、反击和绕击过电压进行了仿真计算,得出了不同系统参数、初始条件下的过电压的仿真波形,并结合过电压产生的机理和影响因素,从电压幅值、波头极性以及避雷器动作时间方面重点分析了反击和绕击的波形差别,为特征提取打下了基础。(2)利用小波变换和熵能度量信息花费成本的特点,提出了基于小波熵的最优基算法,用此方法选择出最适合分析雷电过电压的最优基;根据小波的时频分析能力建立小波能量谱矩阵,并构造了反应信号能量分布的特征量;根据感应雷过电压的波形特点,引入数字图像中相似度的概念,构造三相电压能谱矩阵的相似度S,有效地区分了感应雷与直击雷过电压;根据反击和绕击过电压的波头差异,利用小波模极大值构造了能够确定电压波头的极性特征量F1和避雷器的持续动作时间T1,有效地区分反击和绕击过电压。(3)根据数学形态学的基本理论和雷电过电压的特点,确定了应用于过电压分析时结构元素的形状、长度和幅值;构造了级联的多分辨率形态梯度算子MMG,将MMG、MG和小波变换分别应用于过电压波头特征提取时的效果和计算速度进行了比较,得出了MMG变换在满足计算精度的同时更符合电力系统对实时性的要求,并在此基础上构造了电压的形态梯度特征量F2和T2;提取了雷电过电压的形态谱,确定了形态谱运算时结构元素的最优尺度变化范围以及形态谱与过电压信号时间长度的关系;比较了形态谱和小波变换的频率分析特性,确定了形态谱的各尺度所对应的小波分解层数和频带范围,得出利用形态谱提取过电压信号特征的实际意义,在此基础上构造了电压信号的形态谱特征量P6、P7、P8。(4)研究了支持向量机的理论基础和分类机理,建立了SVM雷电过电压分类器,将小波变换和数学形态学提取的特征量输入分类系统,取得了很好的识别效果,最后将实测波形用于验证了该分类系统的准确性。