CN102435921A - 同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，包括以下步骤：确定待判定的同塔双回输电线路并获取输电线路所在地区的雷电活动统计参数及每座杆塔的结构性参数，确定雷击计算循环次数N_l；对雷击过程中的随机参数进行抽样，确定雷电流幅值、工频电压瞬时值以及雷击为绕击或反击的判定结果；根据雷电流幅值、工频电压瞬时值以及绕击或反击的判定结果和杆塔的结构性参数，判断杆塔在某次雷击后是否发生跳闸并统计N_l次雷击中的跳闸次数，计算雷击跳闸率；根据雷击跳闸率和目标值，判定输电线路绝缘及耐雷电冲击特性。本发明的判定方法误差小、精度高、有针对性，能科学地指导电力部门的同塔双回输电线路的设计、运行及防雷措施的改进。

Description

同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法

技术领域

本发明涉及电力系统输电线路绝缘及防雷技术领域，特别涉及一种同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法。

背景技术

由于我国人口众多、经济发展较快，土地资源匮乏，同塔双回输电线路作为节约土地资源，增加单位走廊面积输电容量的有效措施，在电力系统得到越来越多的应用。但是，同塔双回输电线路也引起许多问题，如同塔双回输电线路的杆塔高度比单回输电线路的杆塔高，更易遭雷击，且杆塔电感和感应过电压都较大，发生故障时会严重影响系统的可靠运行，所以，在工程中希望尽量减少其发生雷击闪络，对于输电线路设计和运行部门而言，迫切需要对线路的整体防雷性能进行分析。

现有技术中，可采用国家相关电力标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)推荐的方法，这种方法存在的问题是，由于其颁布时间较早，推荐的判定方法主要针对单回输电线路，不适用同塔双回输电线路。在现有技术中，也有对500kV同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能进行过研究和分析，但是这种方法也存在问题，一方面，220kV、110kV电压等级输电线路与500kV电压等级输电线路相比，绝缘及耐雷击水平较低，绝缘子串长较短，其主要雷击方式与500kV线路存在明显区别；另一方面，对同塔双回输电线路的绝缘及耐雷电冲击性能的判定过程中缺乏对地形因素，尤其是山区复杂地形的研究。因此，现有技术中均没有对各电压等级的双回线路输电线路绝缘及耐雷电冲击特性进行系统的对比研究，也没有对其雷击方式及主要影响因素(如接地阻抗、地形因素等等)进行分析和总结。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为达到上述目的，本发明提出一种同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，包括以下步骤：S1：确定待判定的同塔双回输电线路的属性信息、判定时间域T_a和目标值R_a，其中所述判定时间域T_a以年为单位；S2：获取所述待判定的同塔双回输电线路所在地区在所述时间域T_a内的雷电活动统计参数；S3：获取所述待判定的同塔双回输电线路的每座杆塔的结构性参数；S4：根据所述雷电活动统计参数和所述每座杆塔的结构性参数，计算每座杆塔每年遭受雷击次数N_s，并根据N_s确定雷击计算循环次数N_l；S5：对所述待判定的同塔双回输电线路每次雷击过程中的随机参数进行抽样，确定雷电流幅值、工频电压瞬时值以及绕击或反击的判定结果；S6：根据所述雷电流幅值、工频电压瞬时值以及绕击或反击的判定结果和所述杆塔的结构性参数，判断某座杆塔在某次雷击后，是否发生跳闸；S7：统计每座杆塔在N_l次雷击过程中的跳闸次数，并计算每座杆塔的雷击跳闸率R_j；S8：根据所述每座杆塔雷击跳闸率R_j和所述杆塔的结构性参数，计算所述待判定的同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b；以及S9：根据所述待判定的同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b和所述目标值R_a，判定所述待判定的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性，如果R_b大于R_a，则所述待判定的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性无法达到安全运行要求，如果R_b小于或等于R_a，则所述待判定的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性达到安全运行要求。

根据本发明实施例的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法至少具有以下有益效果：

(1)克服现有的输电线路判定方法无法针对同塔双回输电线路特点进行全线路仿真的缺陷，综合国内常用的雷击跳闸率计算方法，根据国内输电线路的运行需求，考虑线路参数、地形地貌等多种影响因素，对同塔双回输电线路的绝缘及耐雷电性能进行判定，使输电线路在设计和运行阶段，采取的防雷措施更具针对性、科学性和系统性。

(2)对同塔双回输电线路的每座杆塔精确建模，不仅使提高线路整体雷击跳闸率的计算精度，而且帮助用户具体掌握输电线路沿线的各个杆塔的耐雷电冲击性能，针对雷击跳闸率较高的杆塔进行有效改进，并且在针对这些杆塔采取防雷措施时，可通过分析杆塔结构性参数的变化预估雷击跳闸的变化，因此能够根据实际情况，确定最优的同塔双回输电线路防雷措施改进方案。

(3)有效地提高了同塔双回输电线路的供电可靠性，通过对同塔双回输电线路绝缘及耐雷电性能进行判定，能够科学地指导电力部门的双回输电线路设计、运行以及防雷措施改进工作，有效地提高了同塔双回输电线路的供电可靠性，使其优越性得到更加充分的发挥，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法的流程图；

图2是现有技术的单回输电线路杆塔的电气几何模型原理图；

图3是本发明实施例的同塔双回输电线路杆塔的电气几何模型原理图；以及

图4是根据本发明实施例的方法计算某同塔双回输电线路沿线每座杆塔的雷击跳闸率分布图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，包括以下步骤：

步骤S101：确定待判定的同塔双回输电线路的属性信息、判定时间域T_a和目标值R_a，其中判定时间域T_a以年为单位。

判定时间域T_a表示使用本发明做出同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定所依据的时间范围，T_a值越大，即年份越长，则依据本发明做出的判定越准确。目标值R_a为判定方法的最终依据，决定计算所得的同塔双回输电线路的雷击跳闸率是否达到要求，在无特殊要求的情况下，采用国家电网公司发布的《110(66)kV-500kV架空输电线路管理规范》中的规定值，输电线路为110(66)kV时取值0.525次/百千米·年，输电线路为220kV时取值0.315次/百千米·年，输电线路为500kV时取值0.14次/百千米·年。

在本发明的一个示例中，同塔双回输电线路的属性信息包括：线路名称、电压等级、所在地区和线路长度。属性信息具有确定性和唯一性。

步骤S102：获取待判定的同塔双回输电线路所在地区在时间域T_a内的雷电活动统计参数。

在本发明的一个示例中，雷电活动统计参数包括：年落雷日、地面落雷密度、雷电流幅值分布和雷电流极性。

步骤S103：获取待判定的同塔双回输电线路的每座杆塔的结构性参数。

在本发明的一个示例中，每座杆塔的结构性参数包括：杆塔高度、避雷线间距、上中下三相绝缘子悬挂点高度、悬挂点高度与杆塔中轴线距离、海拔高度、地形地貌类型、地面倾角、绝缘子型号、绝缘子片数、工频接地电阻、杆塔两侧档距、避雷线弧垂、导线弧垂和防雷措施。

步骤S104：根据雷电活动统计参数和每座杆塔的结构性参数，计算每座杆塔每年遭受雷击次数N_s，并根据N_s确定雷击计算循环次数N_l。

具体地，首先，根据杆塔高度h_t和导线弧垂f_s，通过以下的公式获取避雷线平均高度h_s，

$h_s=h_t-\frac{2}{3}{f}_s;$

再根据避雷线平均高度h_s、地面落雷密度N_g和避雷线间距b，通过以下的公式获取每座杆塔每年遭受雷击次数N_s，

N_s＝N_g(4h_s+b)/10；

然后，根据每座杆塔每年遭受雷击次数N_s和预定的计算模拟年限k_N，通过以下的公式获取雷击计算循环次数N_l，

N_l＝k_NN_s。

在本发明的一个示例中，由于雷击输电线路的本质为随机过程，则计算模拟年限k_N越大，计算结果精确度越高，同时计算模拟年限越大，雷击计算循环次数随之增加，从而导致计算速度降低。因此k_N的设置可参考计算运行的硬件性能而确定，本发明建议将k_N设置在15000以上以保证足够的精度，即模拟每座杆塔在15000年内遭受雷击的次数。

步骤S105：对待判定的同塔双回输电线路每次雷击过程中的随机参数进行抽样，确定雷电流幅值、工频电压瞬时值以及绕击或反击的判定结果。

具体地，同塔双回输电线路雷击跳闸故障的发生具有较强的概率性质，利用随机数学方法来模拟其过程能体现雷击跳闸发生的本质特征。在本发明的一个示例中，应用蒙特卡罗法对双回输电线路每次雷击过程中的随机参数进行抽样，蒙特卡罗法作为一种随机数学方法，在选定目标函数以后，对随时参数，例如雷电流幅值、雷击部位和工频电压瞬时值等雷击线路过程中的不确定参数进行更好的模拟，通过统计方法得到与实际情况更为相符的仿真结果。

将发生某一次雷击后同塔双回输电线路是否跳闸的结果表示为S，S为根据若干影响因素量化后的因变量参数的函数输出值，S公式表示如下所示：

S＝f(I，B，U，...；H，R，θ，...)

其中S为开关变量，取0或1，当S等于1时，表示杆塔在雷击后发生跳闸故障，S等于0时，表示杆塔在雷击后未发生跳闸故障；I为雷电流幅值，B为雷击部位，U为雷击时导线电压瞬时值；H为杆塔高度，R为杆塔冲击接地电阻，θ为杆塔所在位置的地面倾角。

对于某一次雷击杆塔过程，上式中作为因变量的参数均为固定值，这些参数直接决定了S值为1或者为0。但是在对所述杆塔的耐雷电冲击性能进行分析时，H，R，θ参数对于每一次雷击发生的过程是固定的，均为获得的杆塔的结构性参数，I，B，U参数在每一次雷击发生的过程中会各不相同，为随机参数。采用蒙特卡罗法等随机数学方法，可以按照这些随机参数的分布规律进行随机抽样，形成n次雷击线路发生时的随机参数抽样序列。

以雷电流幅值I为例，其随机抽样序列可表示为I₁，I₂，...，I_i，...，I_n-1，I_n，则第i次雷击所述杆塔后是否跳闸的结果为S_i，则表示公式如下所示：

S_i＝f(I_i，B_i，U_i，...；H，R，θ，...)

根据上述公式，计算所述杆塔在n次雷击发生过程后的跳闸率s为：

$s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}f(I_i,B_i,U_i,...;H,R,\mathrm{\θ},...)$

下面将详细介绍，根据随机抽样方法确定雷电流幅值、工频电压瞬时值以及绕击或反击的判定结果的过程，其中雷电流幅值、工频电压瞬时值和绕击或反击的判定结果的详细过程分别如(a)、(b)、(c)所示。

(a)确定雷电流幅值的方法

具体地，对雷电流幅值分布数据进行统计和拟合，确定雷电流幅值累积概率分布曲线P＝F(I)；模拟每次的雷击过程，产生在[0，1]上均匀分布的第一随机数r₁；根据雷电流幅值累积概率分布曲线和第一随机数，通过以下的公式确定雷电流幅值，

I＝F^-1(r₁)。

在本发明的一个示例中，如果雷电流幅值分布数据无法取得，则通过以下的公式进行计算：

$\mathrm{lgP}=-\frac{I}{88};$

或者 $P=-\frac{1}{1+{(I/31)}^{2.6}}.$

(b)确定雷击为绕击或反击的判定结果的方法

输电线路发生雷击时，雷击部位直接决定了雷击方式为反击或绕击，通常情况下线路的耐反击水平远高于耐绕击水平，因此雷击部位对线路雷击跳闸率的大小具有很大影响。

具体地，根据同塔双回输电线路的电气几何模型计算发生雷击为绕击的概率P_r1；模拟每次的雷击过程，产生在[0，1]上均匀分布的第二随机数r₂；比较第二随机数r₂与雷击为绕击的概率P_r1数值大小，如果r₂大于P_r1时，则雷击方式为反击，如果r₂小于等于P_r1时，则雷击方式为绕击。

更具体地，根据电气几何模型(Electric Geometry Model，EGM)确定绕击的概率P_r1，电气几何模型不仅是目前工程计算中确信度较高的一种绕击计算方法，而且采用电气几何模型能较好地将雷电放电特性和线路结构尺寸联系起来，并且能够较好地分析线路发生绕击的概率。其原理如图2所示，假设雷电先导(注：雷电先导为高电压工程学科术语，雷云与地面物体发生放电过程中，电荷在雷云聚集并向地面物体快速移动，其靠近地面的端部电荷最为密集，称之为先导。)与物体是否发生放电(即雷击过程)由击距决定，雷电先导与物体的距离小于击距则发生雷击，大于击距则不发生雷击。击距是雷电流幅值的函数，对于输电线路，其大小可按IEEE推荐公式计算：

r_c＝10I^0.65

$r_g=\left\{\begin{array}{cc}[3.6+1.7\ln (43-h_d)]I^{0.65}& h_d<40m\\ 5.5I^{0.65}& h_d\&GreaterEqual;40m\end{array}\right.$

其中h_d为导线平均对地高度，I为雷电流幅值，r_c为导线和避雷线击距，r_g为地面击距。

对于单回输电线路，在图2所建立的x0y二维直角坐标系中，避雷线位置D与导线位置E坐标可以通过线路结构尺寸参数确定，假设幅值为I的雷电流垂直于地面下落，可根据r_c计算公式和r_g的计算公式求得相应的击距值。分别以D和E为圆心，以r_c为半径做圆弧，以D为圆心的圆弧与y轴交与A点，以E为圆心的圆弧与直线x＝r_g相交于C两点，以D为圆心的圆弧和以E为圆心的圆弧相交于B点，通过平面解析几何方法可以求得A、B、C点的坐标值。当雷电流自弧AB上方垂直下落时，可认为避雷线对导线起到了屏蔽作用，线路发生反击；当雷电流自弧BC上方垂直下落时，可认为雷电流直击导线，线路发生绕击；当雷电流自C右侧以外的位置垂直下落时，可认为地面对导线起到了屏蔽作用，雷电流击中地面。作A、B、C三点在x轴上的投影A′、B′、C′，可认为雷击线路发生时，绕击概率P_r1′为：

${P_{r1}}^{\&prime;}=\stackrel{\&OverBar;}{B^{\&prime;}{C}^{\&prime;}}/\stackrel{\&OverBar;}{A^{\&prime;}{C}^{\&prime;}}$

当雷电流幅值I增大至某一值I_m时，根据击距计算公式可计算得相应的导线和避雷线击距为r_cm，地面击距为r_gm。B点和C点位置重叠，可认为避雷线与地面对导线起到了完全的屏蔽作用，绕击率为0，以此推论，当雷电流幅值大于或等于I_m时，绕击率均为0。

当输电线路为同塔双回、地面倾角为θ时，其电气几何模型如图3所示。当地面存在大小为θ的倾角时，以顺时针方向为正方向，以原有原点为圆心，将原x0y坐标系向正方向旋转θ，得到新的坐标系x₁0y₁。根据同塔双回输电线路的结构尺寸参数和地面倾角大小θ，通过极坐标变换得到避雷线和上中下三相导线在新坐标系中的位置坐标。对于同塔双回输电线路，在一次雷击发生过程中，得到在(a)中确定的雷电流幅值I，和根据r_c和r_g的计算公式计算得到导线和避雷线击距r_c1以及地面击距r_g1。如图3所示，分别以避雷线和上中下三相导线位置为圆心，r_c1为半径做4段圆弧，通过平面解析几何方法可求得图中A₁、B₁、C₁点在x₁0y₁坐标系中的坐标，做其在x₁轴上的投影A₁′、B₁′、C₁′，可认为雷击线路发生时，绕击概率P_r1为：

$P_{r1}=\stackrel{\&OverBar;}{{B_1}^{\&prime;}{C_1}^{\&prime;}}/\stackrel{\&OverBar;}{{A_1}^{\&prime;}{C_1}^{\&prime;}}$

模拟每次雷击过程，比较r₂与P_r1数值大小，如果r₂大于P_r1时，则发生反击，如果r₂小于等于P_r1时，则发生绕击。

(c)确定工频电压瞬时值的方法

我国规程推荐的反击和绕击过电压计算式均未考虑雷击发生时导线上工频电压瞬时值所产生的影响，而对于双回输电线路，导线数量较之单回线路更多，工频电压所产生的影响增大。根据单回输电线路工频电压瞬时值得抽样方法，产生在[0，1]上均匀分布的第三随机数r₃，由于工频相角在[0，2π]上是均匀分布的，由此可将产生的随机数变换为相角的随机数，计算过程为

根据所述值，计算三相工频电压瞬时值：

其中，U_m为相电压峰值；

根据同塔双回输电线路的相对独立性，产生在[0，1]上均匀分布的第四随机数r₄，对于杆塔另一侧的三相导线工频电压相角

进行抽样计算的

根据得到的

值后，按照上述u_a、u_b、u_c的计算公式计算杆塔另一侧输电线路的三相工频电压瞬时值。

步骤S106：根据所述雷电流幅值、工频电压瞬时值以及绕击或反击的判定结果和所述杆塔的结构性参数，判断某座杆塔在某次雷击后是否发生跳闸。

具体地，首先根据雷击方式的判定结果，及确定的雷电流幅值和杆塔的结构性参数，计算雷击方式为反击的过电压或者为绕击的过电压。

更具体地，反击过电压U_f计算方法参照中华人民共和国电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录C，C7部分计算。绕击过电压U_r根据雷电流幅值I及导线波阻抗Z_c，按照以下公式计算，

$U_r=\frac{{\mathrm{IZ}}_c}{2},$ 其中工程计算中Z_c通常取400Ω。

再根据确定的工频电压瞬时值与绕击或反击的过电压，计算绕击或反击的工频电压叠加后的过电压。

更具体地，按照以下公式计算绕击或反击的工频电压叠加后的过电压，

其中，U_f，r为反击过电压U_f或绕击过电压U_r，u_a，b，c为三相工频电压中的一项。

然后根据工频电压叠加后的过电压和雷击闪络电压，判断杆塔是否在此次雷击中发生跳闸，如果工频电压叠加后的过电压大于或等于雷击闪络电压，则杆塔在此次雷击中发生跳闸，如果工频电压叠加后的过电压小于雷击闪络电压，则杆塔在此次雷击中不发生跳闸，其中，雷击闪络电压由杆塔的结构特性确定，且雷击闪络电压包括反击闪络电压和绕击闪络电压，工频电压叠加后的过电压包括工频电压叠加后的反击过电压和工频电压叠加后的绕击过电压，工频电压叠加后的反击过电压与反击闪络电压比较，工频电压叠加后的绕击过电压与绕击闪络电压比较。

其中，反击闪络电压U_FO根据闪络前时间t及绝缘子干弧距离(即，最短空气间隙)W，按照以下公式计算，

其中，绝缘子干弧距离(即，最短空气间隙)W可由绝缘子型号确定的单片高度与绝缘子片数的乘积所确定，闪络前时间t在工程计算中取2.6μs。

绕击闪络电压U_50％根据绝缘子干弧距离(即，最短空气间隙)W，按照以下公式计算，

U_50％＝533W+132。

步骤S107：统计每座杆塔在N_l次雷击过程中的跳闸次数，并计算每座杆塔的雷击跳闸率R_c。

具体地，统计每座杆塔在所述雷击计算循环次数N_l次雷击过程中的跳闸次数N_j，根据跳闸次数N_j和雷击计算循环次数N_l，通过以下的公式获取每座杆塔的雷击跳闸率R_j，

$R_j=N_j/N_l.$

步骤S108：根据每座杆塔雷击跳闸率R_j和杆塔的结构性参数，计算待判定的同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b。

具体地，根据每座杆塔雷击跳闸率R_j和杆塔两侧档距，通过加权平均的方法获取同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b。

更具体地，每座杆塔雷击跳闸率R_j和杆塔两侧档距的一个加权平均计算公式如下：

$R_b=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_j\frac{L_j}{L},$

其中R_b为雷击跳闸率，N为输电线路的杆塔总数，L_j为第j基杆塔两侧水平档距之和的一半，L为所述输电线路的总长度。

步骤S109：根据同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b和目标值R_a，判定同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性，如果R_b大于R_a，则同塔双回该输电线路绝缘及耐雷电冲击特性无法满足安全运行要求，如果R_b小于等于R_a，则同塔双回该输电线路绝缘及耐雷电冲击特性达到安全运行要求。

下面举一个具体的例子说明本发明实施例的判定方法。通过具体示例的描述，本发明的方面和优点将变得更加明显。

如图4所示为应用本发明的方法计算某110kV等级的同塔双回输电线路沿线每座杆塔的雷击跳闸率分布图。按照本发明的方法计算得到的该线路雷击跳闸率计算值为21.3次/百千米·年，实际值为22.9次/百千米·年，误差为7.0％，误差较小，按国家电网公司管理规范中的雷击跳闸率指标0.525次/百千米·年的目标值进行判定，该输电线路绝缘及耐雷电冲击特性无法满足安全运行要求。如图4中做出标注的杆塔为雷击跳闸率较高的杆塔，对这些杆塔采取针对性防雷措施可以有效改善整条输电线路的绝缘及耐雷电冲击性能。

根据本发明实施例的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法至少具有以下有益效果：

(1)克服现有的输电线路判定方法无法针对同塔双回输电线路特点进行全线路仿真的缺陷，综合国内常用的雷击跳闸率计算方法，根据国内输电线路的运行需求，考虑线路参数、地形地貌等多种影响因素，对同塔双回输电线路的绝缘及耐雷电性能进行判定，使输电线路在设计和运行阶段，采取的防雷措施更具针对性、科学性和系统性。

(2)对同塔双回输电线路的每座杆塔精确建模，不仅使提高线路整体雷击跳闸率的计算精度，而且帮助用户具体掌握输电线路沿线的各个杆塔的耐雷电冲击性能，针对雷击跳闸率较高的杆塔进行有效改进，并且在针对这些杆塔采取防雷措施时，可通过分析杆塔结构性参数的变化预估雷击跳闸的变化，因此能够根据实际情况，确定最优的同塔双回输电线路防雷措施改进方案。

(3)有效地提高了同塔双回输电线路的供电可靠性，通过对同塔双回输电线路绝缘及耐雷电性能进行判定，能够科学地指导电力部门的双回输电线路设计、运行以及防雷措施改进工作，有效地提高了同塔双回输电线路的供电可靠性，使其优越性得到更加充分的发挥，具有显著的经济效益和社会效益。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (15)

1.一种同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定待判定的同塔双回输电线路的属性信息、判定时间域T_a和目标值R_a，其中所述判定时间域T_a以年为单位；

S2：获取所述待判定的同塔双回输电线路所在地区在所述时间域T_a内的雷电活动统计参数；

S3：获取所述待判定的同塔双回输电线路的每座杆塔的结构性参数；

S4：根据所述雷电活动统计参数和所述每座杆塔的结构性参数，计算每座杆塔每年遭受雷击次数N_s，并根据N_s确定雷击计算循环次数N_l；

S5：对所述待判定的同塔双回输电线路每次雷击过程中的随机参数进行抽样，确定雷电流幅值、工频电压瞬时值以及雷击为绕击或反击的判定结果；

S6：根据所述雷电流幅值、工频电压瞬时值以及雷击为绕击或反击的判定结果和所述杆塔的结构性参数，判断某座杆塔在某次雷击后是否发生跳闸；

S7：统计每座杆塔在N_l次雷击过程中的跳闸次数，并计算每座杆塔的雷击跳闸率R_j；

S8：根据所述每座杆塔雷击跳闸率R_j和所述杆塔的结构性参数，计算所述待判定的同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b；以及

S9：根据所述待判定的同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b和所述目标值R_a，判定所述待判定的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性，如果R_b大于R_a，则所述待判定的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性无法达到安全运行要求，如果R_b小于或等于R_a，则所述待判定的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性达到安全运行要求。

2.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述待判定的同塔双回输电线路的属性信息包括：线路名称、电压等级、所在地区和线路长度。

3.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述雷电活动统计参数包括：年落雷日、地面落雷密度、雷电流幅值分布和雷电流极性。

4.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述杆塔的结构性参数包括：杆塔高度、避雷线间距、上中下三相绝缘子悬挂点高度、所述悬挂点高度与杆塔中轴线距离、海拔高度、地形地貌类型、地面倾角、绝缘子型号、绝缘子片数、工频接地电阻、杆塔两侧档距、避雷线弧垂、导线弧垂和防雷措施。

5.根据权利要求3或4所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

S41：根据所述杆塔高度h_t和所述导线弧垂f_s，通过以下的公式获取避雷线平均高度h_s，

$h_s=h_t-\frac{2}{3}{f}_s;$

S42：根据所述避雷线平均高度h_s、所述地面落雷密度N_g和所述避雷线间距b，通过以下的公式获取每座杆塔每年遭受雷击次数N_s，

N_s＝N_g(4h_s+b)/10；

S43：根据所述每座杆塔每年遭受雷击次数N_s和预定的雷击跳闸率计算模拟年限k_N，通过以下的公式获取雷击计算循环次数N_l，

N_l＝k_NN_s。

6.根据权利要求5所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，如果所述地面落雷密度N_g无法直接获取，则根据所述年落雷日T_d通过以下的公式获取所述地面落雷密度N_g，

$N_g=0.023T_d^{1.3}.$

7.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述雷电流幅值的确定进一步包括：

对所述雷电流幅值分布数据进行统计和拟合，确定雷电流幅值累积概率分布曲线P＝F(I)；

在[0，1]上产生均匀分布的第一随机数r₁；

根据所述雷电流幅值累积概率分布曲线和所述第一随机数，通过以下的公式确定雷电流幅值，

I＝F^-1(r₁)。

8.根据权利要求7所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，如果所述雷电流幅值分布数据无法取得，则通过以下的公式进行计算：

$\mathrm{lgP}=-\frac{I}{88};$

或者 $P=-\frac{1}{1+{(I/31)}^{2.6}}.$

9.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述绕击或反击的判定进一步包括：

根据同塔双回输电线路的电气几何模型计算发生雷击为绕击的概率P_r1；

在[0，1]上产生均匀分布的第二随机数r₂；

比较所述第二随机数r₂与所述雷击为绕击的概率P_r1数值大小，如果r₂大于P_r1时，则所述线路的雷击方式为反击，如果r₂小于等于P_r1时，则所述线路的雷击方式为绕击。

10.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述每侧工频电压瞬时值的确定进一步包括：

在[0，1]上产生均匀分布的第三随机数r₃；

根据工频相角在[0，2π]上均匀分布的特性，计算工频相角

根据所述值，计算三相工频电压瞬时值：

其中，U_m为相电压峰值。

11.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述S5步骤进一步包括：

S51：根据所述雷击方式的判定结果，及所述确定的雷电流幅值和所述待判定的同塔双回输电线路杆塔的结构性参数，计算所述雷击方式为反击的过电压或者为绕击的过电压，其中，所述反击过电压U_f按照国家标准计算，所述绕击过电压U_r根据所述雷电流幅值I及导线波阻抗Z_c，按照以下公式计算，

$U_r=\frac{{\mathrm{IZ}}_c}{2};$

S52：根据所确定的工频电压瞬时值与所述绕击或反击的过电压，按照以下公式计算所述绕击或反击的工频电压叠加后的过电压，

$U_{f,r}^{\&prime;}=U_{f,r}+u_{a,b,c}$

其中，U_f，r为反击过电压U_f或绕击过电压U_r，u_a，b，c为三相工频电压中的一项；

S53：根据所述工频电压叠加后的过电压和雷击闪络电压，判断所述杆塔是否在此次雷击中发生跳闸，如果所述工频电压叠加后的过电压大于或等于所述雷击闪络电压，则所述杆塔在此次雷击中发生跳闸，如果所述工频电压叠加后的过电压小于所述雷击闪络电压，则所述杆塔在此次雷击中不发生跳闸，其中，所述雷击闪络电压由所述杆塔的结构特性确定，且所述雷击闪络电压包括反击闪络电压和绕击闪络电压，所述工频电压叠加后的过电压包括工频电压叠加后的反击过电压和工频电压叠加后的绕击过电压，所述工频电压叠加后的反击过电压与所述反击闪络电压比较，所述工频电压叠加后的绕击过电压与所述绕击闪络电压比较。

12.根据权利要求11所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，

根据预定的闪络前时间t及绝缘子干弧距离W，按照以下公式计算所述反击闪络电压U_FO，

其中，所述绝缘子干弧距离W由所述绝缘子型号确定的单片高度与所述绝缘子片数的乘积确定；

13.根据权利要求11或12所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，

根据所述绝缘子干弧距离W，按照以下公式计算所述绕击闪络电压，

U_50％＝533W+132。

14.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，所述S7步骤进一步包括：

统计每座杆塔在所述雷击计算循环次数N_l次雷击过程中的跳闸次数N_j；

根据所述跳闸次数N_j和所述雷击计算循环次数N_l，通过以下的公式获取每座杆塔的雷击跳闸率R_j，

$R_j=N_j/N_l.$

15.根据权利要求1所述的同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击特性的判定方法，其特征在于，根据所述每座杆塔雷击跳闸率R_c和所述杆塔两侧档距，通过加权平均的方法获取所述待判定的同塔双回输电线路的雷击跳闸率R_b。

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