CN108594047A - 一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，属于输电线路雷害危险点风险识别技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种针对具体输电线路雷害危险点风险识别的方法；解决该技术问题采用的技术方案为：包括如下步骤：步骤一：选择雷害分析因素，包括测算雷电流地闪密度，测算雷电流幅值：步骤二：统计雷电流地闪密度；步骤三：统计雷电流幅值累积概率；步骤四：根据雷电地闪密度和雷电流幅值累积概率确定雷害危险点；本发明应用于识别输电线路雷害危险点的风险程度。
Description
技术领域
本发明一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，属于输电线路雷害危险点风险识别技术领域。
背景技术
在电力系统输电线路运行维护工作中，如何有效合理地防治雷击输电线路一直都是重点和难点，虽然我国电力系统运行部门经过长期的实践，已经初步形成一套输电线路雷害防护措施，但这种防雷措施是根据国内输电线路的整体情况制定的，实际使用时对具体的输电线路缺乏针对性，根据统计，防雷效率较低；所以针对具体输电线路雷害危险点的计算与识别方法需要进一步优化与改进，提高雷害危险点的定位精度，做到有效防雷。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种针对具体输电线路雷害危险点风险识别的方法；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，包括如下步骤：
步骤一：选择雷害分析因素；
1）测算雷电流地闪密度：
利用闪电定位仪观测资料计算地闪密度Ng，计算公式为：Ng=D/S；
其中：D为某地区一年中发生的地闪次数，S为该地区的面积；
2）测算雷电流幅值：
雷电流幅值分布是随地区和被雷击物性质及形状长宽高而变化，海拔高度和土壤电阻率对其影响很大，计算公式为：LgP=-I/88；
其中：I为雷电流幅值，单位为kA，当I＜30kA时，P值更加符合以下计算公式：P=1[1+(I/a)b]，其中，a为中值电流，b为吻合指数；
步骤二：统计雷电流地闪密度；
通过将某输电线路沿线路走廊划分成N段，选取合适的横纵比，在每个子线路段中统计相当长时间段T内的雷电地闪密度，获得该条线路中雷电活动最为频繁的子线段；
步骤三：统计雷电流幅值累积概率；
1）确定雷击危险电流：
选取雷击危险电流段依据实际输电线路的绝缘结构，根据线路电压等级、杆塔型式、线路走廊周围的地形因素和雷害性质，通过防雷计算，结合当地雷电定位系统对雷击故障点的雷电流幅值实测数据，综合考虑历史故障电流幅值的记录确定；
2）统计雷电流幅值累积概率分布：
定义雷电流峰值参数为IL，单位为kA，P为超过峰值IL的雷电流出现的概率，计算公式为：
LgP=IL/88；
步骤四：根据雷电地闪密度Ng和雷电流幅值累积概率P确定雷害危险点，输电线路雷害危险程度的大小用两者的乘积表征，计算公式为：
定义危险电流密度为Ngc[次/(km2·a)]；
反击危险电流密度为Ngc1[次/(km2·a)]；
绕击危险电流密度为Ngc2[次/(km2·a)]；
则有Ngc1=NgcP1，Ngc2=NgcP2；
其中，P1为超过雷击杆塔顶部时耐雷水平的雷电流概率，P2为绕击危险电流出现的概率。
所述闪电定位仪在观测地点区域随机分布，以年为单位统计该区域发生地闪次数。
所述某输电线路沿线路走廊划分为N段，每段距离相同，在每个子线路段中统计的时间段长度T均相同。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的方法主要收集具体某条输电线路走廊一定范围内的雷电参数信息，计算雷电地闪密度参数和雷电流幅值累积概率参数，根据概率统计中的乘法原理，把以上两个参数相乘即可得到输电线路雷害危险点的判别指标即危险电流密度，并以此为依据，区分出不同类型的雷害危险点的位置范围，与该条线路的历史雷害记录相比较，证实该方法的有效性，可以达到识别输电线路雷害危险点的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明地闪密度统计分布图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，按下述步骤执行：
步骤一：选择雷害分析因素；
1）测算雷电流地闪密度：
利用闪电定位仪观测资料计算地闪密度Ng，计算公式为：Ng=D/S；
其中：D为某地区一年中发生的地闪次数，S为该地区的面积；
2）测算雷电流幅值：
雷电流幅值分布是随地区和被雷击物性质及形状长宽高而变化，海拔高度和土壤电阻率对其影响很大，计算公式为：LgP=-I/88；
其中：I为雷电流幅值，单位为kA，当I＜30kA时，P值更加符合以下计算公式：P=1[1+(I/a)b]，其中，a为中值电流，b为吻合指数；
步骤二：雷电流地闪密度统计；
通过将某输电线路沿线路走廊划分成N段，选取合适的横纵比，在每个子线路段中统计相当长时间段 T 内的雷电地闪密度(N和T的大小决定统计的精度)，可获得该条线路中雷电活动最为频繁的子线段。
例如某地某110 kV 输电线路，取N=15，统计每个子线路段内的雷电地闪密度如表1 和图 1 所示：
表1 某地110kV输电线路各子线路段雷电地闪密度统计表
步骤三：雷电流幅值累积概率统计；
1）雷击危险电流的确定
雷击危险电流段的选取是依据实际输电线路的绝缘结构，即根据线路电压等级、杆塔型式、线路走廊周围的地形因素和雷害性质等，通过防雷计算，结合当地雷电定位系统对雷击故障点的雷电流幅值实测数据，并综合考虑历史故障电流幅值记录确定。
依据上述选取原则，某110kV输电线路危险电流段选取如下表2所示：
表2 某地110 kV 输电线路危险电流段选取表
2）雷电流幅值累积概率分布统计
定义雷电流峰值参数IL，单位为kA；P为超过峰值IL的雷电流出现的概率。
计算得出如下公式：
LgP = IL / 88
依据雷电地闪回击场模型，通过电磁辐射场反演计算得出雷电流幅值，虽然有一定程度的失真，但在实际应用中，地闪雷电流幅值计算采用多采集站信号强度归一化处理方法，所得到的雷电流幅值概率分布较为真实合理。
表3列出了最近研究的某110kV输电线路在近四年每一子线路段范围内的雷电流幅值累积概率分布情况。
表3 某地110 kV输电线路各子线路段雷电流幅值累积概率分布统计
从表3可以看出，该线路反击危险电流概率最大的子线段是11#～20#，其次是131#～140# 和71#～80#；绕击危险电流概率最大的子线段是41#～50#，其次是51#～60#和21#～30#。
步骤四：综合雷电地闪密度和幅值累积概率确定雷害危险点；
综上所述，某一段输电线路是否是雷害危险点不仅与该段线路内的雷电地闪密度有关，而且与该段线路内的雷电流幅值累积概率有关，根据概率统计原理，输电线路雷害危险程度的大小应用前两者的乘积表征。
定义危险电流密度为Ngc[次/(km2•a)]；
反击危险电流密度为Ngc1[次/(km2•a)]；
绕击危险电流密度为Ngc2[次/(km2•a)]；
则有Ngc1=NgcP1，Ngc2=NgcP2；
其中，P1为超过雷击杆塔顶部时耐雷水平的雷电流概率，P2为绕击危险电流出现的概率。
根据上述定义，结合表1和表3，针对某地110kV输电线路的危险雷电流密度如表4所示。
表4 某地110kV输电线路各子线路段危险电流密度统计表
从表4可以看出，该条线路反击危险电流最大的子线段是131#～140#，其次是71#～80#和21#～30#；绕击危险电流最大的子线段是81#～90#，其次是 21#～30#和141#～150#；因此，该条线路的绕击雷害危险点是81#～90#、21#～ 30#、141#～150#；反击雷害危险点是131#～140#、71#～80#、21#～30#。
通过查询历史雷害记录表明，该条线路在近4年共发生雷害事故16次，其中雷电反击11次，雷电绕击5次；其中21#～30#、71#～80#和131#～140#共发生线路雷电反击跳闸6次，占反击跳闸总数的54.5%；21#～30#、81#～90#和141#～150#共发生线路雷电绕击跳闸3次，占绕击跳闸总数的60%；
由此可见，根据本发明提供的风险识别方法分析得出的结果和历史雷害记录有着较好的一致性，证实了本发明所述方法的有效性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：选择雷害分析因素；
1）测算雷电流地闪密度：
利用闪电定位仪观测资料计算地闪密度Ng，计算公式为：Ng=D/S；
其中：D为某地区一年中发生的地闪次数，S为该地区的面积；
2）测算雷电流幅值：
雷电流幅值分布是随地区和被雷击物性质及形状长宽高而变化，海拔高度和土壤电阻率对其影响很大，计算公式为：LgP=-I/88；
其中：I为雷电流幅值，单位为kA，当I＜30kA时，P值更加符合以下计算公式：P=1[1+(I/a)b]，其中，a为中值电流，b为吻合指数；
步骤二：统计雷电流地闪密度；
通过将某输电线路沿线路走廊划分成N段，选取合适的横纵比，在每个子线路段中统计相当长时间段T内的雷电地闪密度，获得该条线路中雷电活动最为频繁的子线段；
步骤三：统计雷电流幅值累积概率；
1）确定雷击危险电流：
选取雷击危险电流段依据实际输电线路的绝缘结构，根据线路电压等级、杆塔型式、线路走廊周围的地形因素和雷害性质，通过防雷计算，结合当地雷电定位系统对雷击故障点的雷电流幅值实测数据，综合考虑历史故障电流幅值的记录确定；
2）统计雷电流幅值累积概率分布：
定义雷电流峰值参数为IL，单位为kA，P为超过峰值IL的雷电流出现的概率，计算公式为：
LgP=IL/88；
步骤四：根据雷电地闪密度Ng和雷电流幅值累积概率P确定雷害危险点，输电线路雷害危险程度的大小用两者的乘积表征，计算公式为：
定义危险电流密度为Ngc[次/(km2·a)]；
反击危险电流密度为Ngc1[次/(km2·a)]；
绕击危险电流密度为Ngc2[次/(km2·a)]；
则有Ngc1=NgcP1，Ngc2=NgcP2；
其中，P1为超过雷击杆塔顶部时耐雷水平的雷电流概率，P2为绕击危险电流出现的概率。
2.根据权利要求1所述的一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，其特征在于：所述闪电定位仪在观测地点区域随机分布，以年为单位统计该区域发生地闪次数。
3.根据权利要求2所述的一种基于输电线路雷害危险点风险识别的方法，其特征在于：所述某输电线路沿线路走廊划分为N段，每段距离相同，在每个子线路段中统计的时间段长度T均相同。
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