CN101988940A - 基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，包括下列步骤：进行地面落雷密度统计；进行输电线路的防雷性能计算；进行线路改造的投资经济性分析；将各区段的落雷密度、防雷性能和不同线路改造的投资情况结合起来，进行改造优先级排序，最终形成输电线路防雷改造的策略。本发明提出的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其能够较为准确的进行输电线路防雷性能评价，能够满足电网企业对不同电压等级线路进行防雷改造的需求。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路防雷领域，且特别涉及一种基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法。
背景技术
近年来，随着运行经验的不断丰富和设计水平的进步，输电线路的运行可靠性得到较大的提高。一方面输电系统的操作过电压已被限制在较低的水平，极少发生因操作过电压导致线路闪络的故障；另一方面，近几年外绝缘工作方面取得了较好的成绩，污闪治理工作大幅推进，线路交流耐压水平得到稳步提升，在这样的情况下，雷电过电压引起的闪络跳闸逐渐上升成为影响输电线路可靠运行的主要原因。
经过多年的统计，电力行业标准(DL/T 620-1997)和其他大量的文献都对输电线路防雷问题有较为全面的阐述，并形成了基于假说、数学模型和经验公式计算输电线路跳闸概率的方法，此类方法的流程已经被广为接受，并成为行业内评价输电线路防雷性能的基本思路。从输电线路防雷的角度看，雷击线路的过程有三个较为关键环节，第一是空中雷电发展的最后阶段，这一阶段决定了雷电是否会击中线路或杆塔，以及击中的部位；第二是雷电击中输电线路后，会在在导线、杆塔上出现一系列的电磁暂态过程，工程上通常将这一过程看成是雷电流注入线路后在线路和杆塔上形成波过程；第三是线路上存在波过程后会使杆塔、导线上出现瞬时的过电压，在雷电流作用下可能会造成绝缘击穿，引起线路跳闸。输电线路所能经受雷电能力就成为防雷性能。
对于输电线路而言，按照雷击部位可以将线路雷击的跳闸原因划分成两种情况，一种是雷电击中避雷线使杆塔电位升高导致线路跳闸，通常将这种雷击称为反击；另一种情况是雷电直接击中导线使导线电位升高导致线路跳闸，这种情况通常称为绕击，由于这两种情况差别较大，因此进行防雷性能评价时应当加以区分。
实际上不同地域的输电线路遭受雷击的可能性并不相同，传统的雷电地域分布采用雷电日(雷暴日)的概念，即当某地某日存在可听雷声时就认为当天为一个雷电日，根据年平均雷电日的多少将各个地区划分为少雷区、多雷区、高雷区和强雷区，目前我国大多数行业还在沿用这种统计方法作为指导生产的基本依据。但是实际应用中，所有可听雷声中云间雷和地面落雷之间是有一定比例的，而对于电网防雷的问题，地面落雷密度才是更重要的参数，而雷电日数据对此并未加以区分。为了直接获得地面落雷密度数据，包括我国在内的多个国家已经建立了遍及全国的雷电定位系统，对地面落雷密度进行统计就能够得到各个地域的落雷密度，因而可以较好指导输电线路的防雷
实际应用领域中，已经有多种提高输电线路防雷性能的方法，虽然这些方法能够起到很好的作用，但是由于经济代价较高，大规模和普遍的使用会造成严重浪费，极不经济。电力行业需要将有限的资源应用到效益明显的区域，以达到投资利益最大化的目的，这就需要有一套优化、可行的输电线路防雷性能评价方法，用以指导具体工作。
发明内容
本发明提出一种基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其能够较为准确的进行输电线路防雷性能评价，能够满足电网企业对不同电压等级线路进行防雷改造的需求。
为了达到上述目的，本发明提出一种基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，包括下列步骤：
进行地面落雷密度统计；
进行输电线路的防雷性能计算；
进行线路改造的投资经济性分析；
将各区段的落雷密度、防雷性能和不同线路改造的投资情况结合起来，进行改造优先级排序，最终形成输电线路防雷改造的策略。
进一步的，所述地面落雷密度统计采用多种尺度的地雷网格对地面落雷密度进行统计，并按照指数分布对落雷密度进行分级，以获得输电线路不同区段的落雷情况。
进一步的，所述输电线路的防雷性能计算同时采用多种防雷性能评价方法对输电线路的防雷性能进行评价，评价结果为线路雷击跳闸概率。
进一步的，所述多种防雷性能评价方法包括但不限于几何击距、电磁场仿真、雷击事件统计方法。
进一步的，所述输电线路的防雷性能计算针对反击跳闸和绕击跳闸两种雷击形式进行分别分析，给出不同的线路雷击跳闸概率值。
进一步的，所述线路改造的技术手段包括但不限于：加装避雷线、采用绝缘横担、调整避雷线保护角、采用磁棒式绝缘子、加装侧向避雷针、采用招弧脚，加装耦合地线，降低接地电阻。
本发明提出的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，成本较低，并且能够较为准确的进行输电线路防雷性能评价，能够满足电网企业对不同电压等级线路进行防雷改造的需求。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法流程图。
图2所示为本发明较佳实施例的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法流程图。本发明提出一种基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，包括下列步骤：
步骤S100：进行地面落雷密度统计；
步骤S200：进行输电线路的防雷性能计算；
步骤S300：进行线路改造的投资经济性分析；
步骤S400：将各区段的落雷密度、防雷性能和不同线路改造的投资情况结合起来，进行改造优先级排序，最终形成输电线路防雷改造的策略。
本方法的基本要素包括以下三个部分：
1)地面落雷密度的多年统计方法；
地面落雷密度的统计有多种方案，本发明强调采用多种尺度的地雷网格对地面落雷密度进行统计，并按照指数分布对落雷密度进行分级，以获得输电线路不同区段的落雷情况。
2)输电线路的防雷性能计算
输电线路的防雷性能有多种方法，不同的方法有不同侧重，这对防雷性能评价的结果产生显著的影响，本发明强调两点：
A.同时多种防雷性能评价方法(包括但不限于几何击距、电磁场仿真、雷击事件统计等方法)对输电线路的防雷性能进行评价，评价结果为线路雷击跳闸概率。
B.针对反击跳闸和绕击跳闸两种雷击形式进行分别分析，给出不同的概率值。
3)投资经济性分析
提高输电线路防雷性能的方法较多，针对不同电压等级的输电线路又有差别。本发明强调针对不同电压等级、不同技术手段(包括但不限于：加装避雷线、采用绝缘横担、调整避雷线保护角、采用磁棒式绝缘子、加装侧向避雷针、采用招弧脚等，加装耦合地线，降低接地电阻)，分析跳闸率降低效果和改造费用的分析。
本发明的评价方法可以划分为三个步骤，地面落雷密度统计、输电线路防雷性能评估和改造方法技术经济分析。首先应当统计地面落雷密度，按落雷密度等级将输电线路划分为不同等级的区段；接着，对每个区段的典型塔型的防雷性能进行分析，得到每个区段在所在地理区域内的防雷性能；然后，针对防雷性能的结果提出几种相适应改造措施；最后将各区段的落雷密度、防雷性能和不同措施的投资情况结合起来进行，进行改造优先级排序，最终形成输电线路防雷改造的策略。其结果形式可以用图2进行示意，图2所示为本发明较佳实施例的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法示意图。对于落雷密度较大，线路改造后防雷性能有大幅提高并且线路改造投资较小的区段应优先改造；对于落雷密度较大，线路改造投资较小但线路改造后防雷性能提高较小的区段应设为次优先改造；对于落雷密度较大，线路改造后防雷性能有大幅提高但线路改造投资较大的区段应在资金充裕时优先改造；对于落雷密度较大，但线路改造后防雷性能提高较小并且线路改造投资较大的区段应在资金充裕时次优先改造；对于落雷密度较小，线路改造后防雷性能提高较小并且线路改造投资较大的区段则暂时不宜改造。
本发明的各个要素和实现步骤的是一个有机的整体，各要素的内容结合起来后实现了一个创新性的输电线路防雷性能评价方法，能够满足电网企业对不同电压等级线路进行防雷改造的需求。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (6)
1.一种基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其特征在于，包括下列步骤：
进行地面落雷密度统计；
进行输电线路的防雷性能计算；
进行线路改造的投资经济性分析；
将各区段的落雷密度、防雷性能和不同线路改造的投资情况结合起来，进行改造优先级排序，最终形成输电线路防雷改造的策略。
2.根据权利要求1所述的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其特征在于，所述地面落雷密度统计采用多种尺度的地雷网格对地面落雷密度进行统计，并按照指数分布对落雷密度进行分级，以获得输电线路不同区段的落雷情况。
3.根据权利要求1所述的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其特征在于，所述输电线路的防雷性能计算同时采用多种防雷性能评价方法对输电线路的防雷性能进行评价，评价结果为线路雷击跳闸概率。
4.根据权利要求3所述的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其特征在于，所述多种防雷性能评价方法包括但不限于几何击距、电磁场仿真、雷击事件统计方法。
5.根据权利要求3所述的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其特征在于，所述输电线路的防雷性能计算针对反击跳闸和绕击跳闸两种雷击形式进行分别分析，给出不同的线路雷击跳闸概率值。
6.根据权利要求1所述的基于落雷密度统计的输电线路防雷性能三维评价方法，其特征在于，所述线路改造的技术手段包括但不限于：加装避雷线、采用绝缘横担、调整避雷线保护角、采用磁棒式绝缘子、加装侧向避雷针、采用招弧脚，加装耦合地线，降低接地电阻。
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