CN107045669B - 基于区域化的配电线路雷害风险评估方法 - Google Patents

基于区域化的配电线路雷害风险评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，包括以下步骤：确定区域、收集资料、地理环境评估、耐雷水平评估、雷害风险分析，将同时具有地形地貌风险评估结果和过电压风险评估结果特征的杆塔作为重点防护杆塔。能够实现区域化的雷害防治，为区域内配电网防雷治理工作提供科学、量化、有效依据；通过本发明评估方法的实施，可以把有限的资金投入到重点线路、重点区段(危险线路、危险区段)，达到以最经济的投入，得到最佳的雷电防护效果，整体提高区域内配电线路的雷电防护水平，提高供电可靠性；本本发明评估方法能够对配电线路在建设前期就线路的雷害风险做出评估，为设计单位提供必要的技术支持，做出最优的线路架设设计方案。

Description

基于区域化的配电线路雷害风险评估方法
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于区域化的配电线路雷害风险评估方法。
背景技术
配网线路分布广、数量多且绝缘水平低，是最易遭受雷击的地面设施，虽然现在采取了多种防雷技术措施，但由于雷击造成的线路跳闸仍居于各类跳闸原因的首位。
围绕着配电网线路的防雷治理，一直以来有两个问题尚没有解决：
1、配电网防雷装置装在哪里
配网线路众多，基础条件复杂，在设计建设过程中对于雷害防护考虑不足，造成配网线路雷害防治存在一定的盲目性，达不到预期效果。更多的是采用补救的方式，哪里有雷击事故并由基层单位提出改造需求再去实施。现有的配网雷害防护的规范对于实际工作缺乏直接的技术支撑，如何防护、装在哪里是困扰防雷工作的难题。
2、配电网线路雷害防护工作规划
配网线路条件复杂，缺乏对配网线路基础数据的搜集、整理、分析的技术手段，虽然电网各级管理部门对于雷击事故影响配电网供电可靠性都很重视，但是雷害防护工作的规划没有技术支撑，无法有计划的、合理的、高效的开展雷害防护工作。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种实现区域化雷害防止、整体提高区域内配电线路雷电防护水平的基于区域化的配电线路雷害风险评估方法。
为实现上述目的，本发明所设计的基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，包括以下步骤：
a)确定区域：确定配电线路雷害风险评估的目标区域；
b)收集资料：根据步骤a)的目标区域，收集目标区域内所有配电线路的杆塔信息资料，包括杆塔编号、杆塔经度、杆塔纬度、绝缘子型号、杆塔高度、目标时间内雷击故障情况；收集目标区域目标时间内雷电活动信息资料，包括落雷点编号、落雷点经度、落雷点纬度及雷电流幅值；
c)地理环境评估：统计步骤b)中每基杆塔所占据的地形地貌特征的种类，并根据每基杆塔将所占据的各种地形地貌特征的权重比逐项相加得出每基杆塔的权重值作为地形地貌风险评估结果，然后将所有杆塔的地形地貌风险评估结果由大到小排列形成地形地貌风险评估排序结果；
d)耐雷水平评估：结合步骤b)中每基杆塔的杆塔信息资料及雷电活动信息资料利用大圆路径计算法逐基计算在架空线路上所有杆塔的落雷点与杆塔之间的距离，根据每基杆塔的落雷信息和落雷点与杆塔之间的距离利用雷击感应过电压规程法逐基计算所有杆塔所遭受的雷击感应过电压幅值，根据计算的每基杆塔的雷击感应过电压幅值与绝缘子的U50％雷电冲击动作电压值比较，统计造成每基杆塔上的绝缘子击穿的总落雷点数，每基杆塔的总落雷点数为每基杆塔的过电压风险评估结果，然后将所有杆塔的过电压风险评估结果由大到小排列形过电压风险评估排序结果；
e)雷害风险分析：根据步骤c)和步骤d)的评估结果进行汇总，将同时具有地形地貌风险评估结果和过电压风险评估结果特征的杆塔作为重点防护杆塔。
进一步地，所述步骤d)中，利用大圆路径计算法计算每基杆塔方圆1000米范围内所有落雷点与杆塔之间距离，大圆路径计算法的计算公式如下：
S＝R×Arccos(sin(MLatA)×sin(MLatB)×cos(MLonA-MLonB)+cos(MLatA)×cos(MLatB))×Pi/180
其中：R为地球平均半径
S为两点间距离
A点经纬度坐标(MLonA,MLatA)
B点经纬度坐标(MLonB,MLatB)。
进一步地，所述步骤d)中，利用雷击感应过电压规程法逐基计算每基杆塔方圆1000米范围内每基杆塔所遭受的雷击感应过电压幅值，雷击感应过电压规程法的计算公式如下：
Figure BDA0001247251930000031
其中：Ug为绝缘子上的感应过电压幅值
S为两点间距离
I为雷电流幅值
Hd为架空线路高度，也即杆塔高度。
进一步地，所述步骤d)中，所述根据计算的每基杆塔的雷击感应过电压幅值与U50％雷电冲击动作电压值比较，杆塔的雷击感应过电压幅值大于U50％雷电冲击动作电压值则统计一次，否则不计，统计造成每基杆塔上的绝缘子击穿的总落雷点数，从而形成每基杆塔的过电压风险评估结果。
进一步地，所述步骤c)中，所述地形地貌特征的种类包括山顶、临水、大跨越、耐张转角、山谷、空旷地带及稻田与果园、地下有导电性矿和地下水位较高、山的向阳坡及低土壤电阻率；且所述地形地貌特征种类的权重比为山顶28％、临水26％、大跨越10％、耐张转角12％、山谷4％、空旷地带及稻田与果园12％、地下有导线性矿和地下水位较高2％、山的向阳坡4％及低土壤电阻率2％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，能够实现区域化的雷害防治，为区域内配电网防雷治理工作提供科学、量化、有效依据；
2、通过本发明评估方法的实施，可以把有限的资金投入到重点线路、重点区段(危险线路、危险区段)，达到以最经济的投入，得到最佳的雷电防护效果，整体提高区域内配电线路的雷电防护水平，提高供电可靠性；
3、本本发明评估方法能够对配电线路在建设前期就线路的雷害风险做出评估，为设计单位提供必要的技术支持，做出最优的线路架设设计方案。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，包括如下步骤：
a)确定区域：确定配电线路雷害风险评估的目标区域；
b)收集资料：根据步骤a)的目标区域，收集目标区域内所有配电线路的杆塔信息资料，包括杆塔编号、杆塔经度、杆塔纬度、绝缘子型号、杆塔高度、目标时间(例如近三年或近五年)内雷击故障情况；收集目标区域目标时间(近三年或近五年即落雷时间)内雷电活动信息资料，包括落雷点编号、落雷点经度、落雷点纬度及雷电流幅值；
其中：近三年或近五年内雷击故障情况指的是因雷击导线、杆塔及雷击在杆塔附近在高压导线上产生的感应过电压所引起的线路跳闸；由于配电网线路数量众多，引起配电网跳闸事故的因素包括：自然灾害、鸟害、外力破坏、山火等；
c)地理环境评估：统计步骤b)中每基杆塔所占据的地形地貌特征的种类，并根据每基杆塔将所占据的各种地形地貌特征的权重比逐项相加得出每基杆塔的权重值作为地形地貌风险评估结果，然后将所有杆塔的地形地貌风险评估结果由大到小排列形成地形地貌风险评估排序结果；
其中：地形地貌特征的种类包括山顶、临水、大跨越、耐张转角、山谷、空旷地带及稻田与果园、地下有导电性矿和地下水位较高、山的向阳坡及低土壤电阻率；且地形地貌特征种类的权重比为山顶28％、临水26％、大跨越10％、耐张转角12％、山谷4％、空旷地带及稻田与果园12％、地下有导线性矿和地下水位较高2％、山的向阳坡4％及低土壤电阻率2％；
d)耐雷水平评估：结合步骤b)中每基杆塔的杆塔信息资料及雷电活动信息资料利用大圆路径计算法逐基计算在架空线路上所有杆塔的落雷点与杆塔之间的距离，根据每基杆塔的落雷信息和落雷点与杆塔之间的距离利用雷击感应过电压规程法逐基计算所有杆塔所遭受的雷击感应过电压幅值，根据计算的每基杆塔的雷击感应过电压幅值与绝缘子的U50％雷电冲击动作电压值比较，杆塔的雷击感应过电压幅值大于U50％雷电冲击动作电压值则统计一次，否则不计，统计造成每基杆塔上的绝缘子击穿的总落雷点数，每基杆塔的总落雷点数为每基杆塔的过电压风险评估结果，然后将所有杆塔的过电压风险评估结果由大到小排列形过电压风险评估排序结果；
其中：利用大圆路径计算法计算每基杆塔方圆1000米范围内所有落雷点与杆塔之间距离，大圆路径计算法的计算公式如下：
S＝R×Arccos(sin(MLatA)×sin(MLatB)×cos(MLonA-MLonB)+cos(MLatA)×cos(MLatB))×Pi/180
其中：R为地球平均半径
S为两点间距离
A点经纬度坐标(MLonA,MLatA)
B点经纬度坐标(MLonB,MLatB)；
利用雷击感应过电压规程法逐基计算每基杆塔方圆1000米范围内每基杆塔所遭受的雷击感应过电压幅值，雷击感应过电压规程法的计算公式如下：
Figure BDA0001247251930000051
其中：Ug为绝缘子上的感应过电压幅值
S为两点间距离
I为雷电流幅值
Hd为架空线路高度，也即杆塔高度；
e)雷害风险分析：根据步骤c)和步骤d)的评估结果进行汇总，将同时具有地形地貌风险评估结果和过电压风险评估结果特征的杆塔作为重点防护杆塔；同时，过电压风险评估结果数值较高及近三年或近五年内雷击跳闸的杆塔也作为重点防护杆塔。
综上所述，本发明基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，能够实现区域化的雷害防治，为区域内配电网防雷治理工作提供科学、量化、有效依据；并且，通过本发明评估方法的实施，可以把有限的资金投入到重点线路、重点区段(危险线路、危险区段)，达到以最经济的投入，得到最佳的雷电防护效果，整体提高区域内配电线路的雷电防护水平，提高供电可靠性；另外，本本发明评估方法能够对配电线路在建设前期就线路的雷害风险做出评估，为设计单位提供必要的技术支持，做出最优的线路架设设计方案。

Claims (2)

1.一种基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，其特征在于：所述评估方法包括以下步骤：
a)确定区域：确定配电线路雷害风险评估的目标区域；
b)收集资料：根据步骤a)的目标区域，收集目标区域内所有配电线路的杆塔信息资料，包括杆塔编号、杆塔经度、杆塔纬度、绝缘子型号、杆塔高度、目标时间内雷击故障情况；收集目标区域目标时间内雷电活动信息资料，包括落雷点编号、落雷点经度、落雷点纬度及雷电流幅值；
c)地理环境评估：统计步骤b)中每基杆塔所占据的地形地貌特征的种类，并根据每基杆塔将所占据的各种地形地貌特征的权重比逐项相加得出每基杆塔的权重值作为地形地貌风险评估结果，然后将所有杆塔的地形地貌风险评估结果由大到小排列形成地形地貌风险评估排序结果；
所述地形地貌特征的种类包括山顶、临水、大跨越、耐张转角、山谷、空旷地带及稻田与果园、地下有导电性矿和地下水位较高、山的向阳坡及低土壤电阻率；且所述地形地貌特征种类的权重比为山顶28％、临水26％、大跨越10％、耐张转角12％、山谷4％、空旷地带及稻田与果园12％、地下有导线性矿和地下水位较高2％、山的向阳坡4％及低土壤电阻率2％；
d)耐雷水平评估：结合步骤b)中每基杆塔的杆塔信息资料及雷电活动信息资料利用大圆路径计算法逐基计算在架空线路上所有杆塔的落雷点与杆塔之间的距离，根据每基杆塔的落雷信息和落雷点与杆塔之间的距离利用雷击感应过电压规程法逐基计算所有杆塔所遭受的雷击感应过电压幅值，根据计算的每基杆塔的雷击感应过电压幅值与绝缘子的U50％雷电冲击动作电压值比较，杆塔的雷击感应过电压幅值大于U50％雷电冲击动作电压值则统计一次，否则不计，统计造成每基杆塔上的绝缘子击穿的总落雷点数，每基杆塔的总落雷点数为每基杆塔的过电压风险评估结果，然后将所有杆塔的过电压风险评估结果由大到小排列形过电压风险评估排序结果；
利用雷击感应过电压规程法逐基计算每基杆塔方圆1000米范围内每基杆塔所遭受的雷击感应过电压幅值，雷击感应过电压规程法的计算公式如下：
Figure FDA0002557012550000021
其中：Ug为绝缘子上的感应过电压幅值
S为两点间距离
I为雷电流幅值
Hd为架空线路高度，也即杆塔高度；
e)雷害风险分析：根据步骤c)和步骤d)的评估结果进行汇总，将同时具有地形地貌风险评估结果和过电压风险评估结果特征的杆塔作为重点防护杆塔。
2.根据权利要求1所述基于区域化的配电线路雷害风险评估方法，其特征在于：所述步骤d)中，利用大圆路径计算法计算每基杆塔方圆1000米范围内所有落雷点与杆塔之间距离，大圆路径计算法的计算公式如下：
S＝R×Arccos(sin(MLatA)×sin(MLatB)×cos(MLonA-MLonB)+cos(MLatA)×cos(MLatB))×Pi/180
其中：R为地球平均半径
S为两点间距离
A点经纬度坐标(MLonA,MLatA)
B点经纬度坐标(MLonB,MLatB)。
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