CN110346636B - 一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法,包括:将雷击情况分类,分为雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;根据雷击率计算模型依次计算雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平、超过线路耐雷水平的概率、雷击跳闸率以及雷击跳闸次数;其中,雷击跳闸次数的通过档距积分的计算模型得到;最后得到雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和。本申请能够程序化的执行,方便快捷,评估结果误差小。
Description
技术领域
本申请涉及架空线路直击雷防护技术领域,尤其涉及一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法。
背景技术
雷电是一种严重的自然灾害,雷电直击架空线路会导致绝缘子在雷电流作用下闪络,从而引起接地短路故障,严重危害电力系统的安全运行。为防止雷击架空线路闪络,通常在绝缘子两端配置避雷器;且为了节省线路建设成本,多采用避雷器隔基配置的方法对架空线路进行保护。
目前对于避雷器隔基配置的架空线路直击雷跳闸率计算困难,没有相应的评价标准。一般采用仿真方法计算档距最小耐雷水平,累加全部档距跳闸次数来计算全线雷击跳闸次数。该方法存在两个问题:(1)仿真难以程序化执行,耗时费力;(2)由于雷击点位置影响雷击线路的耐雷水平,仿真无法模拟所有雷击点位置,只能以档距中某一点作为雷击点计算耐雷水平,评估的结果存在较大误差。
发明内容
本申请实施例提供了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法,为了解决现有技术的仿真难以程序化执行,以及只能以档距中某一点作为雷击点计算耐雷水平存在较大误差的技术问题。
有鉴于此,本申请第一方面提供了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法,所述方法包括:将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击无避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;
建立所述雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;
根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和;所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到;
若所述雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
优选地,在计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之前,还需要计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平、超过线路耐雷水平的概率以及雷击跳闸率。
优选地,所述线路耐雷水平具体计算模型为:
雷击导线的线路耐雷水平I1:
式中,L为雷击点到安装避雷器杆塔的距离;VIR为避雷器雷电冲击残压水平;c波的传播速度;Tf为波头时间;Z0为导线波阻抗;CFO为绝缘子50%冲击闪络电压;系数1.5为绝缘子考虑伏秒特性的估计值。
雷击没有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I2为:
式中,Rch为杆塔冲击接地电阻;Lt为杆塔等值电感;h为导线平均高度;f为导线弧垂。
雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I3为:
优选地,所述超过线路耐雷水平的概率的计算模型为:
对于雷击导线,超过线路耐雷水平的概率P1为:
对于雷击没有避雷器保护的杆塔,超过线路耐雷水平的概率P2为:
对于雷击有避雷器保护的杆塔,超过线路耐雷水平的概率P3为:
优选地,所述雷击跳闸率的计算模型为:
雷击导线的雷击跳闸率n1为:
式中,N为线路年落雷总次数;Pzhi为雷电直击导线的概率,P1为超过雷击导线耐雷水平I1的概率;η为单相建弧率;
雷击没有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸率n2为:
雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸率n3为:
式中,Pgan2为雷电直击没有避雷器保护杆塔的概率,Pgan3为雷电直击有避雷器保护杆塔的概率。
优选地,将整条线路中配置避雷器的杆塔和未配置避雷器的杆塔间的档距划分为k各区间,配置避雷器的杆塔和未配置避雷器的杆塔间的档距为一个区间,若k个区间的配电杆塔、绝缘子、接地电阻的配置情况相同,则整条线路的雷击跳闸次数M11为:
其中,n1=f(L),f(L)为直击跳闸率n1与雷击点到安装避雷器杆塔的距离L的关系函数;整条线路长度为S,两杆塔间的档距为S0。
雷击没有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数为:
雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数为:
优选地,若k个区间的配置情况不同,则整条线路的直击雷跳闸次数M12为:
其中,n为杆塔的数目,1≤k≤n,S1+S2+……+Sn=kS0。
优选地,若k个区间的配电杆塔、绝缘子、接地电阻的配置情况相同,则所述雷击跳闸率之和为:
优选地,若k个区间的配置情况不同,则整条线路的直击雷跳闸次数M12为:
本申请第二方面提供了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估装置,所述装置包括:
分类模块,用于将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;
模型计算模块,用于建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;
雷击跳闸次数计算模块,用于根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击没有避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击没有避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和,所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到;
评估效果判断模块,用于将得到的雷击跳闸次数之和与预置的值进行比较,若雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:本申请提出了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法,包括将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击无避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;建立所述雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和;所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到;若所述雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
本申请通过建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型,利用雷击率计算模型依次计算雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,最后得到雷击的评估结果,其中计算模型的建立能够更加方便的进行程序化设计,通过对档距积分方法计算雷击导线跳闸次数,避免了现有技术中只能以档距中某一点作为雷击点计算耐雷水平带来的计算误差。
附图说明
图1为本申请实施例中一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法的流程图;
图2为本申请实施例中雷击分类情况的示意图;
图3为本申请实施例中一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请设计了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法,为了便于理解,可参考图1,其具体包括:
101、将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击无避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔。
102、建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型。
103、根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和;所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到。
104、若雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
需要说明的是,将雷击情况进行分类具体情况如图2所示,包括雷击导线1、雷击没有避雷器保护的杆塔2以及雷击有避雷器保护的杆塔3,由于雷击在三种情况下产生的雷击效果是不一样的,因此针对上述三种情况分别建立相适应的雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型,得到的这种计算模型能够很好的程序化实现,并通过上述模型依次计算三种情况下的雷击跳闸次数,需要说明这里的雷击跳闸次数是通过将档距积分得到,而不是单独的采用档距中的某一点作为雷击点计算耐雷水平;通过将上述三种情况得到的雷击跳闸次数相加与预设值进行比较,此处预设的值是通过实践经验得到的,如果雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
本申请通过利用雷击率计算模型依次计算雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,最后得到雷击的评估结果,其中计算模型的建立能够更加方便的进行程序化设计,通过对档距积分方法计算雷击导线跳闸次数,避免了现有技术中只能以档距中某一点作为雷击点计算耐雷水平带来的计算误差。
在本申请一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法的另一种实施例中,具体包括如下步骤:将雷击情况分类,分为雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;雷击隔基避雷器配置的架空线路分为雷击导线和雷击杆塔两种情况;其中雷击杆塔又分为雷击没有避雷器保护的杆塔和雷击有避雷器保护的杆塔两种情况。如图2所示,实心圆代表配置避雷器的杆塔,空心圆代表未配置避雷器的杆塔,雷击点1、2、3分别代表雷击导线、雷击无避雷器保护的杆塔、雷击有避雷器保护的杆塔三种情况。
建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;由于雷击在三种情况下产生的雷击效果是不一样的,因此需要针对上述三种情况分别建立相适应的雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型。
根据雷击率计算模型依次计算雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平、超过线路耐雷水平的概率、雷击跳闸率以及雷击跳闸次数,并得到雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和;雷击跳闸次数通过档距积分的计算模型得到。
如果雷击点在两个杆塔中间的导线上,一个杆塔有避雷器,一个没有,在没有保护的杆塔上产生的过电压由雷击点和避雷器之间的距离和方位决定。雷击导线的耐雷水平I1可通过下式获得:
式中,L为雷击点到安装避雷器杆塔的距离;VIR为避雷器雷电冲击残压水平;c波的传播速度;Tf为波头时间;Z0为导线波阻抗;CFO为绝缘子50%冲击闪络电压;系数1.5为绝缘子考虑伏秒特性的估计值;通过上式建立起了雷击导线耐雷水平I与雷击点到安装避雷器杆塔距离的关系,即I=f(L)。
雷击没有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I2为:
式中,Rch为杆塔冲击接地电阻;Lt为杆塔等值电感;h为导线平均高度;f为导线弧垂;
若雷击有避雷器保护的杆塔,则另一个杆塔绝缘子的闪络概率将由没有保护的杆塔的CFO和有避雷器杆塔的接地电阻R0决定,则雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I3为:
对于具备监测条件和多年雷电监测的地区的雷电流的幅值概率分布如下式所示:
通过上式建立起概率P与耐雷水平I的关系,即P=f(I),则对于雷击导线,超过线路耐雷水平的概率P1为:
对于雷击没有避雷器保护的杆塔,超过线路耐雷水平的概率P2为:
对于雷击有避雷器保护的杆塔,超过线路耐雷水平的概率P3为:
雷击跳闸率计算分为雷击导线跳闸率(直击跳闸率)与雷击杆塔跳闸率(反击跳闸率)两部分,下面分别对这两种情况进行计算。
雷击导线的雷击跳闸率n1为:
式中,N为线路年落雷总次数次/(100km·年);Pzhi为雷电直击导线的概率,对于未装设避雷线的配电线路,近似认为雷击导线和杆塔的概率相等,即Pzhi=Pgan=0.5;P1为超过雷击导线耐雷水平I1的概率;η为单相建弧率;
雷击没有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸率n2为:
雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸率n3为:
式中,Pgan2为雷电直击没有避雷器保护杆塔的概率,Pgan3为雷电直击有避雷器保护杆塔的概率,对于直击雷来说,是否配置避雷器的杆塔遭受雷击的概率相等,即Pgan2=Pgan3=0.5Pgan;对于雷击导线,建立起直击跳闸率n1与雷电流超过耐雷水平概率P的关系,即n1=f(P1)。又因为P1=f(I1),I1=f(L),通过上述公式建立了直击跳闸率n1与雷击点到安装避雷器杆塔的距离L的关系,即n1=f(L)。对于雷击杆塔,建立了直击跳闸率n2、n3与雷电流超过耐雷水平概率P2、P3的关系,即P2=f(I2)、P3=f(I3)。
若整条线路长度为S,两杆塔间的档距为S0,配置避雷器的杆塔和未配置避雷器的杆塔间的档距为一个区间,可划分为k个区间,若k个区间的配电杆塔、绝缘子、接地电阻的配置情况相同,则整条线路的雷击跳闸次数M11为:
其中,n1=f(L),f(L)为直击跳闸率n1与雷击点到安装避雷器杆塔的距离L的关系函数,;整条线路长度为S,两杆塔间的档距为S0;
若k个区间的配置情况不同,则整条线路的直击雷跳闸次数M12为:
其中,n为杆塔的数目,1≤k≤n,S1+S2+……+Sn=kS0。
雷击没有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数为:
雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数为:
需要说明的是,若k个区间的配电杆塔、绝缘子、接地电阻的配置情况相同,则雷击跳闸率之和为:
若k个区间的配置情况不同,则整条线路的直击雷跳闸次数M12为:
若雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。需要说明的是,此处预设的值是通过实践经验得到的。
本实施例中,通过分类的方法对不同的雷击情况分别建立模型,针对不同的情况下的特性不同采用不同的模型进行计算,提高模型的准确性,进一步的,计算模型的建立也能更好地进行程序化执行,能够更加简单快捷的对类防护效果进行评估,通过划分区间段以及对档距进行积分的方法对隔基避雷器配置的架空线路雷击跳闸次数进行计算,避免了现有技术中只能以档距中某一点作为雷击点计算耐雷水平带来的计算误差。
为了便于理解,请参考图3,本申请实施例中提供了一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估装置,包括以下模块:
分类模块301,用于将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔。
模型计算模块302,用于建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型。
雷击跳闸次数计算模块303,用于根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击没有避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击没有避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和,所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到。
评估效果判断模块304,用于将得到的雷击跳闸次数之和与预置的值进行比较,若雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:Read-OnlyMemory,英文缩写:ROM)、随机存取存储器(英文全称:Random Access Memory,英文缩写:RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,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申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估方法,其特征在于,包括:
将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击无避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;
建立所述雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;
计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平、超过线路耐雷水平的概率以及雷击跳闸率;
所述线路耐雷水平具体计算模型为:
雷击导线的线路耐雷水平I1:
式中,L为雷击点到安装避雷器杆塔的距离;VIR为避雷器雷电冲击残压水平;c为波的传播速度;Tf为波头时间;Z0为导线波阻抗;CFO为绝缘子50%冲击闪络电压;系数1.5为绝缘子考虑伏秒特性的估计值;
雷击没有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I2为:
式中,Rch为杆塔冲击接地电阻;Lt为杆塔等值电感;h为导线平均高度;f为导线弧垂;
雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I3为:
根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和;所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到;
若所述雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
8.一种架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果评估装置,其特征在于,包括:
分类模块,用于将雷击点位置情况分类,分为雷击导线、雷击没有避雷器保护的杆塔以及雷击有避雷器保护的杆塔;
模型计算模块,用于建立雷击点到安装避雷器杆塔距离的雷击率计算模型;
计算所述雷击导线、所述雷击无避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平、超过线路耐雷水平的概率以及雷击跳闸率;
所述线路耐雷水平具体计算模型为:
雷击导线的线路耐雷水平I1:
式中,L为雷击点到安装避雷器杆塔的距离;VIR为避雷器雷电冲击残压水平;c为波的传播速度;Tf为波头时间;Z0为导线波阻抗;CFO为绝缘子50%冲击闪络电压;系数1.5为绝缘子考虑伏秒特性的估计值;
雷击没有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I2为:
式中,Rch为杆塔冲击接地电阻;Lt为杆塔等值电感;h为导线平均高度;f为导线弧垂;
雷击有避雷器保护的杆塔的线路耐雷水平I3为:
雷击跳闸次数计算模块,用于根据所述雷击率计算模型计算所述雷击导线、所述雷击没有避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数,并得到所述雷击导线、所述雷击没有避雷器保护的杆塔以及所述雷击有避雷器保护的杆塔的雷击跳闸次数之和,所述雷击跳闸次数是通过对档距积分计算得到;
评估效果判断模块,用于将得到的雷击跳闸次数之和与预置的值进行比较,若雷击跳闸次数之和小于预置的值,则架空线路避雷器隔基配置的直击雷防护效果良好。
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