CN107909199A - 一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法 - Google Patents
一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其包括如下步骤：通过雷电预警系统进行雷击判断；如雷电预警系统进行雷击判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如雷电预警系统进行雷击判断结果为是，则雷击主动防护系统开始运行；通过基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算，得出优选结果；根据优选结果，调整负荷转移和降压运行的具体参数。本发明的优点在于：进行负荷转移和降压运行主动雷击防护的经济性分析，结合各方案的方法性能指标，进行主动防护方案的方法经济性综合评估。从而达到减小电网雷击故障率、减小雷击造成的经济损失和减少雷击造成的人员伤亡。
Description
方法领域
本发明涉及雷电监测防护方法领域，具体涉及一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法。
背景方法
特高压直流输电线路承担着大容量的送电任务，其安全运行显得非常重要。又因特高压输电线路分布很广、纵横交错、绵延数百甚至上千公里，基于这些特性，特高压直流输电线路很容易遭受雷击。
为了减少输电线路的雷击故障，特高压输电线路一般采用的是减小避雷线保护角，增加绝缘子绝缘长度、多重屏蔽、双回路不平衡绝缘和降低杆塔接地电阻等方法措施。
虽然超、特高压输电线路反击耐雷水平较高，但在高土壤电阻率地区，由于土壤电阻率较高，杆塔的冲击接地水平严重影响到输电线路的反击耐雷水平。超、特高压输电线路杆塔接地装置主要流过的是雷电冲击电流，而对于超、特高压输电线路杆塔接地装置的冲击特性研究目前相对来说较少，工程设计中采用的多是较低等级的输电线路杆塔接地电阻冲击经验公式。减小地线保护角也可以明显改善输电线路的雷电绕击情况，是极为有效的防雷措施。但由于保护角通常在施工之初便已确定，改变难度较大，因此该方法工程实用性不强，实际中较少采用。
由于以上的原因，现有的方法在运用到特高压输电线路的时候依然有其局限性，会对特高压输电线路耐雷性能分析带来一定的误差。因此，有必要开拓以雷电预警方法为基础的输电线路主动性雷电防护新思路，在雷暴临近前采取有效的处理措施或制定合理的应急预案，以减小电网雷击故障率以及因雷击造成的经济损失和人员伤亡。
发明内容
本发明的目的就是要针对现有装置的不足，提供一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其采取负荷转移以及降压运行的主动防护方法，减小电网雷击故障率以及因雷击造成的经济损失和人员伤亡。
为实现上述目的，本发明所涉及的一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其包括如下步骤：
步骤1：通过雷电预警系统进行雷击判断；
步骤2：如雷电预警系统进行雷击判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如雷电预警系统进行雷击判断结果为是，则雷击主动防护系统开始运行；
步骤3：雷击主动防护系统开启负荷转移和降压运行两种主动防护方式；
步骤4：通过雷击主动防护系统中基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算，得出优选结果；
步骤5：雷击主动防护系统根据基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算得出的优选结果，调整负荷转移和降压运行的具体参数，从而保证输电系统正常运行。
进一步地，所述步骤1中：
所述雷击判断包括如下步骤：
步骤1.1：通过雷电预警系统判断是否有雷电活动发生，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤1.2；
步骤1.2：通过雷电预警系统判断雷电活动区间内输电线路是否遭受雷击，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤1.3；
步骤1.3：通过雷电预警系统判断遭受雷击的输电线路是否闪络，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤2。
进一步地，所述步骤3中：
所述负荷转移主动防护方式为：
建立负荷转移的数学模型，将负荷转移问题构建为如下多目标优化模型：
minFmin (1)
maxFmax (2)
模型有多个目标，可分为两类，即：最小化目标Fmin，包括切负荷代价和事故等级罚款、操作次数、末端负荷、短路电流等；最大化目标Fmax，包括全系统的安全裕度、容载比等。约束条件包括：
1)稳态安全稳定性约束ηs≥εs，其中ηs为系统安全裕度指标，即过载或低压裕度，εs为对应的裕度口槛值；
2)线路投切状态约束Ll＝0|1，其中Ll为备用线路投切状态向量，可取值为0(即未投运)或1(即投运)。
更进一步地，所述步骤3中：
所述降压运行主动防护方式为：
控制触发角以及调节换流变分接头档位，从而达到降压运行的目的。
作为优选项，所述步骤4中：
所述基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法，其方法为：
对于n个方案，m个指标组成的集合，如果方案集中每个方案样本指标i的权重相等，则W可表示为：
W＝(ω1,ω2,...,ωm)且
定义目标对指标优值的相对隶属度为相对优属度，确定理论的最大相对优属度(即优等方案的相对优属度)和最小相对优属度(即劣等方案的相对优属度)分别表示为：
式中rij为决策方案j指标i的相对优属度；
方案j与优等方案、劣等方案的差异可用广义权距离表示为距优距离djg与距劣距离djb，分别为：
式中：z为不同的广义距离；gi为指标i的最大相对优属度；bi为指标i的最小相对优属度；
设方案j对优等方案的隶属度为uj，对劣等方案的隶属度为1-uj。为求解方案j相对优属度的最优值，建立优化准则为：方案j的加权距优距离的平方与加权距劣距离平方的总和最小，即目标函数的最小值为：
对式(8)进行求导，并令
取z＝2，得到的最优值为：
将式(10)记为模糊优选模型，据此可求得所有方案对于优等方案的最佳相对隶属度向量U＝{u1,u2,...,un}，则最大隶属度umax＝(u1,u2,...,un)所对应的决策方案即为优选结果。
本发明的优点在于：其通过预警系统分析完成目标区域是否有雷电活动发生、发生雷电活动后输电线路是否遭受雷击以及雷击输电线路后是否闪络的三个层次的判断，实现以负荷转移和降压运行为措施的特高压直流输电线路雷击主动防护方法方案。其还建立包括经济性指标、安全稳定性指标以及可靠性指标在内的输电线路负荷转移和降压运行方案的综合性能评估体系；进行负荷转移和降压运行主动雷击防护的经济性分析，结合各方案的方法性能指标，进行主动防护方案的方法经济性综合评估。从而达到减小电网雷击故障率、减小雷击造成的经济损失和减少雷击造成的人员伤亡。对于提高输电网的运行效率和经济性，进一步切实保障供电部门和用户等各方的利益具有重要的理论研究价值和现实意义。
附图说明
图1为雷电预警系统的雷击判断流程图；
图2为雷击主动防护系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
如图1，一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其其包括如下步骤：
步骤1：通过雷电预警系统进行雷击判断；
步骤1.1：通过雷电预警系统判断是否有雷电活动发生，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤1.2；
步骤1.2：通过雷电预警系统判断雷电活动区间内输电线路是否遭受雷击，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤1.3；
步骤1.3：通过雷电预警系统判断遭受雷击的输电线路是否闪络，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤2。
步骤2：如雷电预警系统进行雷击判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如雷电预警系统进行雷击判断结果为是，则雷击主动防护系统开始运行；
步骤3：雷击主动防护系统开启负荷转移和降压运行两种主动防护方式；
所述负荷转移主动防护方式为：
建立负荷转移的数学模型，将负荷转移问题构建为如下多目标优化模型：
minFmin (1)
maxFmax (2)
模型有多个目标，可分为两类，即：最小化目标Fmin，包括切负荷代价和事故等级罚款、操作次数、末端负荷、短路电流等；最大化目标Fmax，包括全系统的安全裕度、容载比等。约束条件包括：
1)稳态安全稳定性约束ηs≥εs，其中ηs为系统安全裕度指标，即过载或低压裕度，εs为对应的裕度口槛值；
2)线路投切状态约束Ll＝0|1，其中Ll为备用线路投切状态向量，可取值为0(即未投运)或1(即投运)。
所述降压运行主动防护方式为：
控制触发角以及调节换流变分接头档位，从而达到降压运行的目的。
步骤4：通过雷击主动防护系统中基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算，得出优选结果；
所述基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法，其方法为：
对于n个方案，m个指标组成的集合，如果方案集中每个方案样本指标i的权重相等，则W可表示为：
W＝(ω1,ω2,...,ωm)且
定义目标对指标优值的相对隶属度为相对优属度，确定理论的最大相对优属度(即优等方案的相对优属度)和最小相对优属度(即劣等方案的相对优属度)分别表示为：
式中rij为决策方案j指标i的相对优属度；
方案j与优等方案、劣等方案的差异可用广义权距离表示为距优距离djg与距劣距离djb，分别为：
式中：z为不同的广义距离；gi为指标i的最大相对优属度；bi为指标i的最小相对优属度；
设方案j对优等方案的隶属度为uj，对劣等方案的隶属度为1-uj。为求解方案j相对优属度的最优值，建立优化准则为：方案j的加权距优距离的平方与加权距劣距离平方的总和最小，即目标函数的最小值为：
对式(8)进行求导，并令
取z＝2，得到的最优值为：
将式(10)记为模糊优选模型，据此可求得所有方案对于优等方案的最佳相对隶属度向量U＝{u1,u2,...,un}，则最大隶属度umax＝(u1,u2,...,un)所对应的决策方案即为优选结果。
步骤5：雷击主动防护系统根据基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算得出的优选结果，调整负荷转移和降压运行的具体参数，从而保证输电系统正常运行。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡依据本发明的方法实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：通过雷电预警系统进行雷击判断；
步骤2：如雷电预警系统进行雷击判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如雷电预警系统进行雷击判断结果为是，则雷击主动防护系统开始运行；
步骤3：雷击主动防护系统开启负荷转移和降压运行两种主动防护方式；
步骤4：通过雷击主动防护系统中基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算，得出优选结果；
步骤5：雷击主动防护系统根据基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法进行计算得出的优选结果，调整负荷转移和降压运行的具体参数，从而保证输电系统正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其特征在于：所述步骤1中：
所述雷击判断包括如下步骤：
步骤1.1：通过雷电预警系统判断是否有雷电活动发生，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤1.2；
步骤1.2：通过雷电预警系统判断雷电活动区间内输电线路是否遭受雷击，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤1.3；
步骤1.3：通过雷电预警系统判断遭受雷击的输电线路是否闪络，如其判断结果为否，则输电系统正常运行，雷击主动防护系统不运行；如其判断结果为是，则进入步骤2。
3.根据权利要求2所述的一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其特征在于：所述步骤3中：
所述负荷转移主动防护方式为：
建立负荷转移的数学模型，将负荷转移问题构建为如下多目标优化模型：
minFmin (1)
maxFmax (2)
<mrow>
<mi>s</mi>
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<mi>t</mi>
<mo>.</mo>
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</mrow>
模型有多个目标，可分为两类，即：最小化目标Fmin，包括切负荷代价和事故等级罚款、操作次数、末端负荷、短路电流等；最大化目标Fmax，包括全系统的安全裕度、容载比等。约束条件包括：
1)稳态安全稳定性约束ηs≥εs，其中ηs为系统安全裕度指标，即过载或低压裕度，εs为对应的裕度口槛值；
2)线路投切状态约束Ll＝0|1，其中Ll为备用线路投切状态向量，可取值为0(即未投运)或1(即投运)。
4.根据权利要求3所述的一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其特征在于：所述步骤3中：
所述降压运行主动防护方式为：
控制触发角以及调节换流变分接头档位，从而达到降压运行的目的。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种基于雷电预警的特高压直流输电线路雷击主动防护方法，其特征在于：所述步骤4中：
所述基于模糊优选的特高压输电线路雷击主动防护方式综合评价方法，其方法为：
对于n个方案，m个指标组成的集合，如果方案集中每个方案样本指标i的权重相等，则W可表示为：
W＝(ω1,ω2,...,ωm)且
定义目标对指标优值的相对隶属度为相对优属度，确定理论的最大相对优属度(即优等方案的相对优属度)和最小相对优属度(即劣等方案的相对优属度)分别表示为：
式中rij为决策方案j指标i的相对优属度；
方案j与优等方案、劣等方案的差异可用广义权距离表示为距优距离djg与距劣距离djb，分别为：
<mrow>
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<mi>d</mi>
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<mi>j</mi>
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式中：z为不同的广义距离；gi为指标i的最大相对优属度；bi为指标i的最小相对优属度；
设方案j对优等方案的隶属度为uj，对劣等方案的隶属度为1-uj。为求解方案j相对优属度的最优值，建立优化准则为：方案j的加权距优距离的平方与加权距劣距离平方的总和最小，即目标函数的最小值为：
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对式(8)进行求导，并令
取z＝2，得到的最优值为：
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将式(10)记为模糊优选模型，据此可求得所有方案对于优等方案的最佳相对隶属度向量U＝{u1,u2,...,un}，则最大隶属度umax＝(u1,u2,...,un)所对应的决策方案即为优选结果。
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