CN103412995B - 一种输电线路雷害防护风险自动评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输电线路雷害防护风险自动评估方法，包括：收集典型杆塔的参数并记录参数的取值，所述参数包括雷电参数、杆塔参数、地形地貌参数、线路参数和地闪参数；根据典型杆塔的参数，建立反击计算模型和绕击计算模型；根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算杆塔的反击跳闸率n₁；基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₁＝NgP₁η；根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N；根据所述平均雷击跳闸率N，对全线杆塔按雷击风险进行分级。本发明能够在线路出现雷击故障之前找到防雷形势严峻的杆塔，提前采取改造措施，降低输电线路雷击跳闸率。

Description

一种输电线路雷害防护风险自动评估方法

技术领域

本发明涉及一种电力技术领域，尤其涉及一种输电线路雷害防护风险自动评估方法。

背景技术

在电力系统中，输电线路多地处旷野，且跨度很长，很容易遭受雷击。虽然目前已经采取了多种防雷技术措施，但雷击跳闸率仍然居高不下，成为电力系统安全稳定性最主要的威胁。

输电线路的防雷工作长期处于较为被动的局面，这一方面是与自然界中雷电发生的随机特性有关，另一方面也是技术管理措施不力造成的。目前防雷工作主要依靠经验指导，往往都在输电线路遭受雷击跳闸以后才去采取防雷措施。

现有技术中这种依靠经验指导的防雷技术主要存在三方面的问题：

一是缺乏预见指导性，无法提前找到线路防雷的薄弱环节并采取措施；

二是针对性不强，带有一定的盲目性，往往投入较大而收效不明显；

三是雷击跳闸率计算工作粗略性明显，计算结果缺乏准确性。

发明内容

本发明为了克服上述现有的依靠经验指导的防雷技术缺乏预见性、投入产出比不高的缺点，而提供了一种能够自动评估输电线路雷害风险的方法，该方法能自动快速准确地找出输电线路中防雷形势严峻的杆塔，有利于输电线路在遭受雷击之前就采取有效的改造措施，可以极大地减小线路雷击跳闸率，提高电力系统安全运行水平。

本发明提供一种输电线路雷害防护风险自动评估方法，包括：

收集典型杆塔的参数并记录参数的取值，所述参数包括雷电参数、杆塔参数、地形地貌参数、线路参数和地闪参数；

根据典型杆塔的参数，建立反击计算模型和绕击计算模型；

根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算杆塔的反击跳闸率n₁；

基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₂；

根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N；

根据所述平均雷击跳闸率N，对全线杆塔按雷击风险进行分级；

其中，根据所述典型杆塔的参数，建立反击计算模型的步骤包括：

在仿真电路模型ATP Draw环境下，分别建立雷电流双指数波模型、输电线路模型、杆塔波阻抗模型和绝缘子闪络模型，以对典型杆塔进行反击计算；

其中，根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算典型杆塔的反击跳闸率n₁的步骤包括：

根据所述反击计算模型对所述典型杆塔进行反击计算，生成反击跳闸率模板，该反击跳闸率模板为ATP源文件模板；

在VC++计算程序中，对所述ATP源文件模板赋予具体的杆塔参数值，计算得到含有具体参数信息的ATP源文件；

调用ATP计算内核程序，对含有具体参数信息的ATP源文件进行计算，自动生成按照二进制方式存储的pl4文件类型的反击跳闸率n₁；

其中，所述基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₂，包括：

在VC++计算程序中，对雷电流先导发展过程进行建模仿真计算；

根据雷电流幅值分布得到不同雷电流下的绕击率θ(I)；

基于落雷密度A和建弧率η，根据n₂＝η·∑θ(I)P(I)计算杆塔的绕击跳闸率n₂，其中P(I)为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率。

其中，根据；如下公式计算反击跳闸率n₁：

n₁-NgP₁η；

其中N为每100km线路每年遭受雷击的次数、g为击杆率、P₁为雷电流幅值超过反击耐雷水平的概率、η为建弧率。

其中，根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N，包括：

在VC++计算程序中，求出各基杆塔雷击跳闸率S＝n₁+n₂；

根据公式N＝∑l_i.S_i/∑l_i，求出全线平均雷击跳闸率N；其中l_i为每一基杆塔左侧的档距、S_i为该基杆塔所对应的雷击跳闸率。

其中，根据所述平均雷击跳闸率N，对全线杆塔按雷击风险进行分级，包括：

以所述平均雷击跳闸率N作为参考，以0.5N、1.0N和1.5N为分级点将全线杆塔按雷击风险分级。

实施本发明，能够脱离电磁暂态计算程序可视化操作界面ATPDraw，通过VC++完成全线杆塔的防雷风险评估，其有益效果是：

(1)能够在线路出现雷击故障之前找到防雷形势严峻的杆塔，提前采取改造措施，降低输电线路雷击跳闸率。

(2)能够自动进行输电线路雷害防护风险评估工作，极大地减小了人力物力的投入，有利于规范化日常的雷电防护工作，真正改善电网抵御雷害的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明提供的一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明提供的一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例三的流程示意图；

图4为本发明提供的一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例四的流程示意图。

具体实施方式

本发明的技术解决方案是：基于电磁暂态计算程序EMTP-ATP进行输电线路反击耐雷水平和反击跳闸率的计算，基于先导发展模型来进行绕击耐雷水平和绕击跳闸率的计算，然后根据计算的结果进行输电线路逐基杆塔雷电灾害风险评估。整个风险评估的过程都通过VC++编程来实现，实现其自动化的功能。

参见图1，为本发明一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例一的流程示意图。

实施例一提供的方法，包括：

步骤100，收集典型杆塔的参数并记录参数的取值，所述参数包括雷电参数、杆塔参数、地形地貌参数、线路参数和地闪参数；

步骤101，根据典型杆塔的参数，建立反击计算模型和绕击计算模型；具体而言，在电磁暂态计算程序可视化操作界面ATP Draw环境下，分别建立雷电流双指数波模型、输电线路模型、杆塔波阻抗模型和绝缘子闪络模型，以对典型杆塔进行反击计算。

步骤102，根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算杆塔的反击跳闸率n₁；

步骤103，基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₂；

步骤104，根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N；

步骤105，根据所述平均雷击跳闸率N，对全线杆塔按雷击风险进行分级。以所述平均雷击跳闸率N作为参考，以0.5N、1.0N和1.5N为分级点将全线杆塔按雷击风险分级。风险高于1.5N的为D级，风险在(N,1.5N]区间内的为C级，风险在[0.5N,N]区间内的为B级，风险低于0.5N的为A级。这样在做雷电防护改造方案时，可以优先对级数高的线路段进行防雷改造。

参见图2，为本发明一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例二的流程示意图。

本实施例二详细描述根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算典型杆塔的反击跳闸率n₁的流程，包括：

步骤200，根据所述反击计算模型对所述典型杆塔进行反击计算，生成反击跳闸率模板，该反击跳闸率模板为ATP源文件模板；

步骤201，在VC++计算程序中，对所述ATP源文件模板赋予具体的杆塔参数值，计算得到含有具体参数信息的ATP源文件；其中，根据如下公式计算反击跳闸率n₁.

n₁=NgP₁η；

其中N为每100km线路每年遭受雷击的次数、g为击杆率、P₁为雷电流幅值超过反击耐雷水平的概率、η为建弧率。

步骤202，调用ATP计算内核程序，对含有具体参数信息的ATP源文件进行计算，自动生成按照二进制方式存储的pl4文件类型的反击跳闸率n₁。

参见图3，为本发明一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例三的流程示意图。

本实施例三详细描述基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₂的流程，包括：

步骤300，在VC++计算程序中，对雷电流先导发展过程进行建模仿真计算；

步骤301，根据雷电流幅值分布得到不同雷电流下的绕击率θ(I)；

步骤302，基于落雷密度A和建弧率η，根据n₂＝η·∑θ(I)P(I)计算杆塔的绕击跳闸率n₂，其中P(I)为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率。

参见图4，为本发明一种输电线路雷害防护风险自动评估方法实施例四的流程示意图。

本实施例四详细描述根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N的流程，包括：

步骤400，在VC++计算程序中，求出各基杆塔雷击跳闸率S＝n₁+n₂；

步骤401，根据公式N＝∑l_i.S_i/∑l_i，求出全线平均雷击跳闸率N；其中l_i为每一基杆塔左侧的档距、S_i为该基杆塔所对应的雷击跳闸率。

本发明的有益效果是：

(1)能够在线路出现雷击故障之前找到防雷形势严峻的杆塔，提前采取改造措施，降低输电线路雷击跳闸率。

(2)能够自动进行输电线路雷害防护风险评估工作，极大地减小了人力物力的投入，有利于规范化日常的雷电防护工作，真正改善电网抵御雷害的能力。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种输电线路雷害防护风险自动评估方法，其特征在于，包括：

收集典型杆塔的参数并记录参数的取值，所述参数包括雷电参数、杆塔参数、地形地貌参数、线路参数和地闪参数；

根据典型杆塔的参数，建立反击计算模型和绕击计算模型；

根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算杆塔的反击跳闸率n₁；

基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₂；

根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N；

根据所述平均雷击跳闸率N，对全线杆塔按雷击风险进行分级；

其中，根据所述典型杆塔的参数，建立反击计算模型的步骤包括：

在仿真电路模型ATP Draw环境下，分别建立雷电流双指数波模型、输电线路模型、杆塔波阻抗模型和绝缘子闪络模型，以对典型杆塔进行反击计算；

其中，根据所述典型杆塔的参数和反击计算模型，基于电磁暂态计算程序计算典型杆塔的反击跳闸率n₁的步骤包括：

根据所述反击计算模型对所述典型杆塔进行反击计算，生成反击跳闸率模板，该反击跳闸率模板为ATP源文件模板；

在VC++计算程序中，对所述ATP源文件模板赋予具体的杆塔参数值，计算得到含有具体参数信息的ATP源文件；

调用ATP计算内核程序，对含有具体参数信息的ATP源文件进行计算，自动生成按照二进制方式存储的pl4文件类型的反击跳闸率n₁；

所述基于先导发展模型，计算所述杆塔的绕击跳闸率n₂的步骤包括：

在VC++计算程序中，对雷电流先导发展过程进行建模仿真计算；

根据雷电流幅值分布得到不同雷电流下的绕击率θ(I)；

基于落雷密度A和建弧率η，根据n₂＝η·∑θ(I)P(I)计算杆塔的绕击跳闸率n₂，其中P(I)为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率；

其中，根据所述反击跳闸率n₁和绕击跳闸率n₂，计算平均雷击跳闸率N，包括：

在VC++计算程序中，求出各基杆塔雷击跳闸率S＝n₁+n₂；

根据公式N＝∑l_i.S_i/∑l_i，求出全线平均雷击跳闸率N；其中l_i为每一基杆塔左侧的档距、S_i为该基杆塔所对应的雷击跳闸率。

2.如权利要求1所述的输电线路雷害防护风险自动评估方法，其特征在于，根据如下公式计算反击跳闸率n₁：

n₁＝NgP₁η；

其中N为每100km线路每年遭受雷击的次数、g为击杆率、P₁为雷电流幅值超过反击耐雷水平的概率、η为建弧率。

3.如权利要求2所述的输电线路雷害防护风险自动评估方法，其特征在于，根据所述平均雷击跳闸率N，对全线杆塔按雷击风险进行分级，包括：

以所述平均雷击跳闸率N作为参考，以0.5N、1.0N和1.5N为分级点将全线杆塔按雷击风险分级。