CN104614577B - 一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法，该方法以实测输电线路本体雷击数据，包含雷击避雷线次数、雷击杆塔次数及雷击导线次数，分析线路杆塔相对整个档距的引雷性能，综合计算线路杆塔击杆率。主要步骤如下：首先根据输电线路经过的地形划分杆塔区间，然后在输电线路各相导线上分布安装行波监测装置，监测各相导线上的高频电流数据，建立波形辨识判据，获取某一区间一段时间内线路雷击数据，包括线路雷击避雷线次数n₁、雷击杆塔数据n₂及雷击导线次数n₃，获得该区间内线路等效击杆率。本发明以实际数据为基础，与现有规程推荐值及单纯根据电气几何模型相比，本发明计算输电线路杆塔击杆率更加可靠和准确。

Description

一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法

技术领域

本发明属于输电线路防雷技术领域，更具体地，涉及一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法。

背景技术

输电线路引雷宽度是防雷性能评估模型的关键参数之一，是指雷击中线路杆塔次数占总线路雷击次数的比率。在传统的评估模型中，击杆率采用规程推荐值，例如:在平原地区无避雷线路的击杆率取1/2，单根避雷线的线路的击杆率取1/4.按这些推荐计算线路雷击跳闸率常常与运行经验不相吻合。近年来，随着对雷电物理和长空气间隙放电理论的深入研究，输电线路的击杆率不仅与地形、杆塔高度、结构有关，而且与雷电流的幅值和概率有关，直接影响到线路雷击跳闸率的计算。

传统的源于典型低电压等级线路运行经验的推荐值已经难以满足差异化防雷性能评估的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法，其目的在于以实测输电线路本体雷击数据为基础，结合线路杆塔相对整个档距的引雷性能，获得线路杆塔击杆率，更加可靠和准确。

本发明提供了一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法，包括下述步骤：

S1：根据线路地形划分杆塔区间；

S2：在输电线路各相导线上分布安装行波监测装置，监测各相导线上的高频电流波形数据；

S3：根据雷击中杆塔、雷击中避雷线或雷击中导线时在各相导线上产生的高频行波特性建立波形辨识判据：

所述波形辨识判据包括：若存在某相电流行波主波幅值明显大于其他各相，则判定为雷击中导线；若各相导线上监测到的高频电流波形无明显差异，且行波电流并未在正负极性间震荡则为雷击杆塔；若各相导线上监测到的高频电流波形无明显差异，而行波电流主波和第一个反射波幅值大小近似且极性相反，则为雷击避雷线；

S4：根据行波监测装置记录到的某一杆塔区间在一段时间内监测到的高频行波电流波形，并结合所述波形辨识判据获得雷击线路位置，并根据所述雷击线路位置获得该杆塔区间在一段时间内的线路雷击数据；

所述线路雷击数据包括：雷击避雷线次数n₁、雷击杆塔次数n₂及雷击导线次数n₃；

S5根据所述线路雷击数据获得输电线路击杆率g＝n₂/(n₁+n₂+n₃)。

更进一步地，在步骤S1中，以输电线路经过不同地形划分杆塔区间，输电线路经过的地形变换N次，则杆塔划分为(N+1)个区间，其中地形区分为平原和山地。

更进一步地，在步骤S3中，建立波形辨识判据的具体步骤为：在监测到的各相行波电流波形中，判断是否存在某相电流行波的主波幅值明显大于其它各相的电流行波的主波幅值，若是，则雷击中导线；若否，则判断行波电流是否在正、负极之间震荡，若是，则雷击中避雷线；若否，则雷击中杆塔。

更进一步地，在步骤S4中采用统计的方法获得该杆塔区间在一段时间内的线路雷击数据。

本发明以实际数据为基础，与现有规程推荐值及单纯根据电气几何模型相比，本发明获取的输电线路杆塔击杆率更加可靠和准确。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法的实现流程图；

图2为本发明输电线路杆塔区间划分示意图；

图3为本发明双端行波定位示意图；

图4为本发明实施例提供的基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法中建立波形辨识判据的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法，该方法以实测输电线路本体雷击数据(包含雷击避雷线次数、雷击杆塔次数及雷击导线次数)，分析线路杆塔相对整个档距的引雷性能，综合计算线路杆塔击杆率。本发明以实际数据为基础，与现有规程推荐值及单纯根据电气几何模型相比，本发明计算典型输电线路杆塔击杆率更加可靠和准确。

在本发明实施例中，首先根据输电线路经过的地形划分杆塔区间，然后在输电线路各相导线上分布安装行波监测装置，监测各相导线上的高频电流数据，建立波形辨识判据，获取某一区间一段时间内线路雷击数据，包括线路雷击避雷线次数n₁、雷击杆塔数据n₂及雷击导线次数n₃，则该区间内线路等效击杆率计算公式为g＝n₂/(n₁+n₂+n₃)。

为了更进一步的说明本发明实施例，下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

图1为本发明方法具体实现流程图。

首先实施步骤S1根据线路地形划分杆塔区间；

以输电线路经过不同地形划分杆塔区间，输电线路经过的地形变换N次，则杆塔划分为(N+1)个区间，其中地形区分为平原和山地。如图2所示，输电线路经过的地形变换2次，则输电线路划分3个杆塔区间。

其次，实施步骤S2得输电线路实际雷击监测数据。

实施本步骤时，需要在输电线路上分布式安装行波监测装置，获得输电线路实际雷击监测高频行波电流数据，安装原则是每10～15km为一个监测点，并在监测点处的A、B、C三相各安装一台监测装置。由于雷击线路时输电线会产生高频电流信号，运用行波监测装置采集高频行波电流波形数据，GPR计时模块记录行波数据的采集时刻，从而可获得一段时间内输电线路雷击次数。根据双端定位法利用不同终端采集的行波电流波形定位雷击点，如图3所示，当输电线路遭受雷击时，导线上的雷击行波自雷击点沿导线向输电线路两端传播。雷击点两端均布置有雷击行波监测终端，则雷击点两侧的行波监测终端均会监测到该次雷击行波信号，若行波波速为v’,两行波监测终端距离为L，两监测终端监测到行波信号的时间分别为T₁、T₂，则雷击点距离1号监测终端距离为L₁’:

L₁'＝(L+(T₁-T₂)v')/2 (1)

其次，实施步骤S3建立波形辨识判据；

由于雷电击中避雷线时雷电能量主要通过冲击电晕耗散，会在与之近乎平行的导线上电磁感应出高频信号，各相导线感应信号由其与避雷线的几何位置所决定，各相导线上的高频波形差别不大。而当雷电击中某一条导线时，该导线上的高频信号将与其他相导线上感应出的高频电流波形差异很大，可以此有效区分雷电是否击中导线。而当雷电击中杆塔时杆塔将为雷电流提供一个垂直泄流通道，此时也会在各相导线上感应出高频电流信号，由于此时各相导线感应信号主要由雷电流的垂直泄流产生，与雷击中避雷线时存在很大的差异，可以此区分雷电击中杆塔数据。雷击线路不同位置时在导线上产生的高频电流在主波、波前与波尾特征具有明显差异，如图3所示，为本发明波形辨识方法，具体而言：

雷击避雷线后在输电线路上感应出的行波电流主波和第一个反射波幅值大小近似，且极性相反，第一个反射波不同向。各相线路感应行波主波幅值、波形差异不大。

雷击杆塔后在输电线路上感应出的行波电流主波不会在正负极性间震荡，而以单极性为主，其波形脉宽较窄，主波后跟随幅值逐渐衰减的高频震荡。主波较大，反射波很快变小，可能出现同向的反射波。各相线路感应行波主波幅值、波形差异不大。

雷击导线后线路上会产生幅值较大，波前较陡，波尾较缓的行波电流。遭受雷击的导线上的行波主波幅值比与未遭受雷击的导线上的行波主波幅值大得多。

再实施步骤S4和步骤S5基于行波辨识判据，根据行波监测装置记录到的某一杆塔区间在一段时间内监测到的高频行波电流波形，利用波形辨识方法区分雷击线路位置，统计该杆塔区间在一段时间内线路雷击数据，包括线路雷击避雷线次数n₁、雷击杆塔次数n₂及雷击导线次数n₃；计算等效击杆率。

若实测数据统计获得某区间雷击避雷线次数n₁、雷击杆塔数据n₂及雷击导线次数n₃，则该区间等效击杆率为g＝n₂/(n₁+n₂+n₃)。本发明以实际雷击数据为基础，更加符合客观实际，可知本发明中统计时间越长，记录的数据越多将越准确。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于实测雷击数据的输电线路击杆率获取方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1：根据线路地形划分杆塔区间；具体为：以输电线路经过不同地形划分杆塔区间，输电线路经过的地形变换N次，则杆塔划分为(N+1)个区间，其中地形区分为平原和山地；

S2：在输电线路各相导线上分布安装行波监测装置，监测各相导线上的高频电流波形数据；

S3：根据雷击中杆塔、雷击中避雷线或雷击中导线时在各相导线上产生的高频行波特性建立波形辨识判据：

所述波形辨识判据包括：若存在某相电流行波主波幅值明显大于其他各相，则判定为雷击中导线；若各相导线上监测到的高频电流波形无明显差异，且行波电流并未在正负极性间震荡则为雷击杆塔；若各相导线上监测到的高频电流波形无明显差异，而行波电流主波和第一个反射波幅值大小近似且极性相反，则为雷击避雷线；

S4：根据行波监测装置记录到的某一杆塔区间在一段时间内监测到的高频行波电流波形，并结合所述波形辨识判据获得雷击线路位置，并根据所述雷击线路位置获得该杆塔区间在一段时间内的线路雷击数据；

所述线路雷击数据包括：雷击避雷线次数n₁、雷击杆塔次数n₂及雷击导线次数n₃；

S5根据所述线路雷击数据获得输电线路击杆率g＝n₂/(n₁+n₂+n₃)。

2.如权利要求1所述的输电线路击杆率获取方法，其特征在于，在步骤S3中，建立波形辨识判据的具体步骤为：

在监测到的各相行波电流波形中，判断是否存在某相电流行波的主波幅值明显大于其它各相的电流行波的主波幅值，若是，则雷击中导线；若否，则判断行波电流是否在正、负极之间震荡，若是，则雷击中避雷线；若否，则雷击中杆塔。

3.如权利要求1所述的输电线路击杆率获取方法，其特征在于，在步骤S4中采用统计的方法获得该杆塔区间在一段时间内的线路雷击数据。