CN111597697A - 特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，包括以下步骤：步骤1，使用电磁暂态分析仿真软件对特高压同塔双回线路进行建模；步骤2，使用步骤1的模型在电磁暂态分析仿真软件中对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器对杆塔耐雷水平的影响；步骤4，使用步骤3的分析结果在特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和避雷针。本发明给出1000kV特高压同塔双回输电线路杆塔的雷电防护方式：以防绕击为主，在中下相安装塔头避雷针，但安装避雷针后增加了杆塔的引雷概率，在上相安装避雷器。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路防雷技术领域，特别是涉及一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法。
背景技术
依据我国多年对雷电活动的观测统计，在高压输电线路运行中由雷击引起的线路跳闸事故占40％～70％，尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复杂、高杆塔等区域，雷击引起的跳闸率更高。
现有技术文件1(陈坤,谷山强,周航,胡益香,徐志达,赵庆源.500kV交流线路避雷器不同配置方案对同塔双回线路防雷性能的影响[J].电瓷避雷器,2017(05):59-64.)对500kV交流线路避雷器在同塔双回输电线路上不同配置方案下的防雷效果进行仿真计算，结果表明，在配置2支、3支、4支线路避雷器后，不同的安装方案，雷击闪络耐雷水平均有所提高，但雷击跳闸率有持平和降低，因此需要根据仿真结果，优化配置方案，为同塔双回线路后期防雷改造提供参考和依据。但500kV交流线路属于超高压输电，对于1000kV特高压输电线路，线路绝缘水平提高，雷电反击耐雷水平很高，但由于线路走廊环境恶劣、地形复杂，特殊易击区段不光要考虑减小雷电绕击跳闸率，还要考虑减小反击的可能，对于同塔双回及以上线路更加存在同跳现象，防雷问题更加复杂。
现有技术文件2(中国实用新型专利CN203434579U，授权公告日2014年2月12日)、现有技术文件3(尚涛,杜忠东,张成巍,刘熙.云广±800kV特高压直流输电线路耐雷性能研究[J].高电压技术,2008(10):2086-2089.)和现有技术文件4(张刘春.±1100kV特高压直流输电线路防雷保护[J].电工技术学报,2018,33(19):4611-4617.)对±800kV、±1100kV特高压直流输电工程的线路防雷保护进行了研究。目前运行单位主要采用降低接地电阻、控制保护角和安装塔头避雷针等防雷措施，但是这些措施在山区或土壤电阻率较高的地区，应用效果并不理想。统计现有防雷措施运行情况，装设避雷器是最有效的防雷手段。
国家电网对输电线路雷害风险评估进行了系统研究，能给出输电线路的防雷改造技术方案。但没有专门针对特高压同塔双回输电线路进行研究。
对于1000kV特高压输电线路，尤其是同塔双回输电线路，随着杆塔的增高，引雷面积也相应地增大，合理的线路防雷保护是对1000kV特高压直流输电线路安全运行的重要保障。
发明内容
本发明提出一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法。该方法能定量计算避雷器对杆塔的防雷水平，可以为将来特高压输电线路防雷改造提供指导。
本发明采用如下的技术方案：一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，包括以下步骤：
步骤1，对特高压同塔双回线路进行建模；
步骤2，使用步骤1的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；
步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔耐雷水平的影响；
步骤4，使用步骤3的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置。
优选地，步骤1中使用EMTP，PSCAD-EMTDC或MATLAB-SIMULINK中的至少一种电磁暂态分析仿真软件对特高压同塔双回线路进行建模。
优选地，所述电磁暂态分析仿真软件为ATP-EMTP。
优选地，步骤1对特高压同塔双回线路进行建模具体包括：
构建雷电流模型；
构建避雷器模型；
构建冲击接地电阻模型；
构建输电线路杆塔模型；
构建输电线路模型。
优选地，构建雷电流模型具体包括：选取双指数函数模型、脉冲函数模型、Heidler函数模型或双Heidler函数模型中的至少一种作为雷电流模型。
优选地，构建雷电流模型具体包括：选取双指数函数模型作为雷电流模型，取标准雷电流波形2.6/50μs。
优选地，构建避雷器模型具体包括：选取复合外套特高压氧化锌避雷器模型。
优选地，构建避雷器模型具体包括：，选取YH30CX2-768/2150型复合外套特高压氧化锌避雷器模型，该复合外套特高压氧化锌避雷器模型为单柱，直流参考电压不小于1086kV。
优选地，构建冲击接地电阻模型具体包括：按照如下公式构建冲击接地电阻模型：
式中：
R为冲击接地电阻，Ω；
R0为工频电阻，Ω；
I为流过塔脚电阻的雷电流，A；
Ec为土壤电离电场强度，kV/m；
Ig为对应土壤电离强度Ec的临界电流，A；
ρ为土壤电阻率，Ω·m。
优选地，构建输电线路杆塔模型具体包括：选取多波阻抗模型，对输电线路杆塔主材、支柱和横担分别用无损波阻抗来模拟。
优选地，构建输电线路模型具体包括：选取JMarti模型构建输电线路模型。
优选地，步骤2使用步骤1的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真具体包括：
步骤2.1，构建绝缘闪络判据；
步骤2.2，针对特高压线路避雷器的不同安装方式，对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平进行仿真，依照步骤2.1的绝缘闪络判据获得发生反击耐雷和双汇同跳时的雷电流。
优选地，步骤2.1构建绝缘闪络判据具体包括：选取相交法作为绝缘闪络判据，只要绝缘子串上的过电压波与伏秒特性曲线相交判为发生闪络，不相交就判为不闪络。
优选地，步骤2.2对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平进行仿真具体包括：对以下安装避雷器的方式进行仿真：不安装避雷器、只在某一相上相安装一支避雷器，双回上相安装避雷器、一回上下相安装避雷器、一回三相安装避雷器。
优选地，步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器对杆塔耐雷水平的影响具体包括：分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平的影响。
优选地，步骤3，分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔反击耐雷水平的影响具体包括：对比分析特高压线路避雷器的不同安装方式发生双回同跳的反击耐雷水平。
优选地，步骤3，分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔绕击耐雷水平的影响具体包括：对比安装避雷器的相和对未安装避雷器的相是否发生绕击跳闸。
优选地，步骤4使用步骤3的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置具体包括：特高压同塔双回输电线路杆塔在中下相安装塔头避雷针，在上相安装避雷器。
本发明还提供了一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化系统，包括：建模模块，用于对特高压同塔双回线路进行建模；仿真模块，用于使用建模模块生成的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；分析模块，用于使用仿真模块的仿真结果分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔耐雷水平的影响；以及优化结果显示模块，用于使用分析模块的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置，在显示设备上进行显示。
本发明的有益效果在于，本发明给出了1000kV特高压同塔双回输电线路杆塔的雷电防护方式，以防绕击为主，建议在中下相安装塔头避雷针，但安装避雷针后增加了杆塔的引雷概率，建议在上相安装避雷器。
附图说明
图1是本发明特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法的流程图；
图2是避雷器的U-I特性曲线；
图3是冲击接地电阻随雷电流幅值的变化曲线；
图4是1000kV线路SZ27105J型杆塔结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其包括以下步骤：
步骤1，对特高压同塔双回线路进行建模；
步骤2，使用步骤1的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；
步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器对杆塔耐雷水平的影响；
步骤4，使用步骤3的分析结果在特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和避雷针。值得注意的是，本发明中的特高压指的是，1000千伏及以上的电压等级。由于杆塔结构和雷电防护水平与其它较低电压等级不同，特高压线路的防雷不能与其它电压等级通用。本发明中的同塔(杆)双回输电技术指的是，在一个杆塔上架设2回线路,同塔双回线路可以是同一电压等级,也可以是不同电压等级。随着电压等级的提高、系统输送潮流功率的大幅增加，同塔双回线路因具有节省输电走廊、经济价值较高、运行维护简单等优势而逐渐成为电力传输的主要方式。由于杆塔结构差别显著，双回塔与单回塔的防雷保护方法不同。
具体地，步骤1，使用电力系统电磁暂态分析的仿真软件进行建模，可供使用的电磁暂态分析的仿真软件至少包括但不限于，ATP-EMTP，PSCAD-EMTDC和MATLAB-SIMULINK等。
PSCAD-EMTDC是广泛使用的电磁暂态仿真软件，其具备较为精确和完整的模型元件库、强大的数据分析计算能力、友好的操作界面以及良好的拓展性(可与Fotran，C和Matlab接口)等特点，已成为直流输电方面应用最为广泛的电磁暂态仿真软件。该软件主要由两个部分组成，其中PSCAD是软件的图形化操作界面，用户可以方便利用软件模型库(Master Library)中的模型来搭建系统仿真图，并对仿真的运行、仿真数据的管理和参数设置进行友好操作。EMTDC是软件的核心，主要由Network Solution和System Dynamics组成，其求解引擎构造的主程序能很好协调输入输出、网络求解和自定义元件之间的关系。
Simulink是MATLAB所提供的内置仿真程序，用以对动态系统进行建模、仿真和分析，具有非线性控制的动态系统多功能仿真工具。Simulink挂接在MATLAB环境上，其中的电力系统模块集(Power System Block)以MATLAB强大的计算分析能力为基础，利用直观的仿真模型元件进行仿真分析和计算。
电磁暂态程序(EMTP，Electro-Magnetic Transient Program)也是广泛用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件。EMTP程序是将求解分布参数线路波过程的特性线法和求解集中参数电路暂态过程的梯行法两者结合起来而形成的数值计算方法编制而成的。ATP-EMTP是EMTP的图形化处理程序，在电力系统各种暂态过程的模拟中得到了广泛的应用。在输电线路反击耐雷性能的电磁暂态分析中，ATP-EMTP因其强大的求解波过程和分布集中参数相结合的特性，可以解决反击耐雷性能过程中的波过程和电磁藕合过程，因此是分析输电线路反击耐雷性能的较好方法之一。
本发明公开的特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法可以使用以上任意一种电力系统电磁暂态分析的仿真软件进行建模，本发明的优选实施例以运用得最为广泛的ATP-EMTP为例进行介绍，其余电磁暂态分析的仿真软件与之类似，本领域的技术人员可以容易地依照本发明优选实施例公开的ATP-EMTP仿真建模方法在其余电力系统电磁暂态分析的仿真软件实现相同技术手段，并达到相同的技术效果。
进一步地，步骤1具体包括：
选取雷电流模型；
选取避雷器模型；
构建冲击接地电阻模型；
选取输电线路杆塔模型。
选取仿真雷电流模型，选择的范围包括但不限于，双指数函数模型、脉冲函数模型、Heidler函数模型和双Heidler函数模型。优选地，仿真雷电流采用目前应用广泛的双指数函数模型，取标准雷电流波形2.6/50μs。
选取避雷器模型具体包括：避雷器采用ATP自带非线性模型。值得注意的是，只要标称电流、额定电压和残压满足特高压线路要求的特高压用避雷器模型均可使用，经发明人验证选择不同型号的避雷器并不影响仿真结论。为了清楚地介绍本发明的技术方案，在实施例中仅给出一个示例，其余型号同样适用。选取YH30CX2-768/2150型复合外套特高压氧化锌避雷器，高8.9m，单柱。其中，YH-代表复合外套金属氧化物避雷器；30-表示标称放电电流；CX-表示带间隙；2-表示设计序号；768/2150-表示额定电压/残压，避雷器的额定电压Ur为768kV，系统标称电压Un为1000kV，避雷器持续运行电压Uc为635kV，直流参考电压不小于1086kV。
图2和下表中为避雷器的U-I特性，I为波形为8/20μs电流波的幅值，U为残压值。
表1避雷器的U-I特性
| I(kA) | 0.5 | 1 | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 50 | 80 |
| U(kV) | 1406 | 1439 | 1515 | 1560 | 1603 | 1660 | 1711 | 1777 | 1875 | 1962 | 2125 |
构建冲击接地电阻模型具体包括：
冲击接地电阻是指冲击电流流过接地装置时，假定接地装置对地电位峰值与通过接地体流入地中电流的比值，也称为为瞬时电阻。在电力系统中，为了工作的需要，常需将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接，从而构成接地系统。对于工作接地及保护接地而言，接地电阻是指在直流或工频电流流过时的电阻；对防雷接地而言，是指它在雷电流(冲击电流)流过时的电阻，简称冲击接地电阻。
工频接地电阻模型无法体现雷电流冲击下的土壤电离效应。当输电线路杆塔遭受雷击时，雷电流经接地装置入地，接地体呈现暂态电阻特性，其幅值的大小与雷电流的频率有关。当流入接地体的电流比较大时，可以引起接地电极周围土壤的电离，接地电阻会低于通常电流时的值。接地电阻愈高，这种降低效应愈明显。CIGRE模型假定电离区半球状扩大，采用下式计算考虑电流相关特性的接地电阻。
式中：
I是流过塔脚电阻的雷电流，A；
Ig是对应土壤电离强度Ec的临界电流，A；
R0是工频电阻，Ω。
根据现有技术的计算经验(例如，Mousa AM.The soil ionization gradientassociated with discharge of high currents into concentrated electrodes[J].IEEE Transactions on Power Delivery,1994,9(3):1669-1677.)典型土壤电离电场强度的推荐值为Ec＝300kV/m，Ig和R0用下式计算。
式中：
r为表面积相等的半球电极半径，m；
ρ为土壤电阻率，Ω·m。
将式(3)带入(2)中可得到Ig与R0的如下关系式。
由(4)式可以知道，在给定土壤电离电场强度Ec，kV/m，接地体的工频接地电阻R0，Ω，以及土壤电阻率ρ，Ω·m的条件下，即可求得土壤电离强度对应的临界电流值Ig，kA。
当ρ＝500Ω·m，Ec＝300kV/m，R0＝10Ω时的冲击接地电阻和不同入地雷电流的关系如图3所示。可以看到随着流入接地体电流的不同，冲击接地电阻也是不同的，冲击接地电阻随冲击电流的增大而减小。
选取输电线路杆塔模型具体包括：
双回路杆塔为设置在架空输电线路中，支承双回路导线的杆塔。设置在架空交流输电线路中，为双回路交流杆塔；设置在架空直流输电线路中，则为双回路直流杆塔。
值得注意的是，只要特高压线路架设要求的特高压双回路杆塔模型均可使用，经发明人验证选择不同型号的双回路杆塔模型对仿真结论影响不大，更为重要的是模型类型而不是杆塔型号。为了清楚地介绍本发明的技术方案，在实施例中仅给出一个示例，本实施方案以SZ27105J型同塔双回线路杆塔为例进行说明。其中，SZ-表示双回直线塔；27105-表示杆塔编号；J-表示杆塔外形为三角形，线路中双回直线塔应用最多，因此选取此种杆塔，代表性较强，其余型号同样适用。
特高压输电线路杆塔的设计直接影响到输电线路的耐雷水平，可供选取的特高压输电线路杆塔模型包括但不限于，单一波阻抗模型、多波阻抗模型。
单一波阻抗模型考虑到了波在杆塔中的传播过程，其计算的精确度较高，但是，它不能反映从塔脚返回的反射波的衰减和畸变，不能全面反映波在杆塔中传播的真实情况。
多波阻抗模型，即将杆塔的不同部位用不同的波阻抗来等效。其中，根据是否考虑波在杆塔中的损耗衰减问题，又将多波阻抗模型分为无损多波阻抗模型和有损多波阻抗模型。
本实施例优选地选取多波阻抗模型，对主材、支柱和横担分别用无损波阻抗来模拟，考虑了支柱和横担波阻抗存在对雷电流行波的影响，减小了仿真误差。仅作为一个例证，杆塔结构参数如图4所示，本领域的技术人员可以清楚地知道，杆塔结构参数在工程实践中进行调整，进而修改本实施例中使用的输电线路杆塔模型。
选取输电线路模型具体包括：
输电线路模型包括但不限于，JMarti，SEMLYEN和NODA等等。本发明的实施例优选JMarti模型，该模型直接计算了地线与导线之间的几何耦合系数和大地回路的集肤效应，在计算过程中，尤指绝缘子串闪络过程，就不必再考虑被击避雷线与已闪络导线对未闪络导线的几何耦合电压，提高了计算精度。
步骤2具体包括：
步骤2.1，选取绝缘闪络判据；
步骤2.2，针对特高压线路避雷器对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平进行仿真。
步骤2.1中选取绝缘闪络判据具体包括：
绝缘闪络判据包括但不限于，比较法或相交法。
比较法指的是，当绝缘子串两端出现的过电压超过绝缘子串或相同长度空气间隙50％放电电压时判为闪络，如小于则判断为不闪络。但国外运行经验表明该方法将导致线路跳闸率明显偏高。
因此本发明实施例优选采用相交法，相交法指的是只要绝缘子串上的过电压波与伏秒特性曲线相交即判为发生闪络，不相交就判为不闪络。一些国家采用相交法所得的结果和运行经验基本相符合。
进一步地，由于特高压线路绝缘子伏秒特性曲线尚未得到确切数据，这里暂时采用绝缘子50％闪络电压代替绝缘子伏秒特性曲线。当绝缘子串上的过电压幅值超出绝缘子50％闪络电压时，绝缘子闪络。1000kV交流特高压线路的冲击绝缘水平U50％约4MV。
步骤2.2针对特高压线路避雷器对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平进行仿真具体包括：对特高压线路避雷器对杆塔反击耐雷水平进行仿真包括对以下安装避雷器的方式进行仿真：不安装避雷器、只在A(上)相安装一支避雷器，双回上相安装避雷器、一回上下相安装避雷器、一回三相安装避雷器。
步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器对杆塔耐雷水平具体包括分析对特高压线路避雷器对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平。
雷电反击指的是，雷击电气设备的接地部分，由于雷电流流经接地电阻所产生的高电位而造成接地部分向带电部分闪络的现象。
本发明中的雷电绕击指的是，雷电绕过避雷线击于导线上的现象。线路发生绕击的概率称为绕击率，可用雷电绕击线路的次数与雷击线路总次数的比值表示。
分析特高压线路避雷器对杆塔反击耐雷水平的影响具体包括：横向对比不同安装避雷器的方式发生双回同跳的反击耐雷水平。
不安装避雷器时，反击耐雷水平为138kA，上相最容易闪络，雷电流为340kA时，双回上相闪络，即雷电流大于340kA时便可能发生双回同跳。因为其中一回线路闪络后，大部分雷电流沿闪络相入地，因此另一回线路的耐雷水平大大提高。
只在A(上)相安装一支避雷器，安装避雷器相不会闪络，没安装避雷器一回线路的上相在340kA时闪络。即安装一支避雷器后线路的反击耐雷水平提高到340kA。
双回上相安装避雷器后，线路反击耐雷水平为610kA,下相为雷击薄弱部位，最先闪络。
一回上下相安装避雷器后，反击耐雷水平较不安装避雷器，或只在一回上相安装避雷器有所提高，发生双回同跳的雷电流幅值也增大。一回三相安装避雷器后，基本不会发生双回同跳，但耐雷水平较双回上相安装避雷器要低。
由下表数据可得出，在某一相安装避雷器后，其它相的反击耐雷水平都会有不同程度的提高。双回上相安装避雷器，耐雷水平提高最为显著，但还是有发生双回同跳的可能。
| 避雷器安装方式 | 安装避雷器前 | 一回上相 | 双回上相 | 一回上、下相 | 一回三相 |
| 反击耐雷水平 | 138 | 290 | 610 | 315 | 320 |
| 双回同跳 | 340 | 520 | 805 | 620 | 1580 |
分析特高压线路避雷器对杆塔绕击耐雷水平的影响具体包括：横向对比安装避雷器的相和未安装避雷器的相是否发生发生绕击跳闸，避雷器只对安装相雷电绕击防护起作用，安装避雷器的相不会发生绕击跳闸，对未安装避雷器相的耐雷水平基本没有影响。
步骤4，以上分析得出，特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法的优选方式为，1000kV特高压同塔双回输电线路杆塔的雷电防护以防绕击为主，在中下相安装塔头避雷针，但安装避雷针后增加了杆塔的引雷概率，在上相安装避雷器。
本发明中的避雷针指的是，由截闪器、引下线和接地装置组成的防雷保护装置，截闪器安装在构架上并高于被保护物，用于拦截雷击使之不落在避雷针保护范围内的物体上，通过引下线和接地装置将雷电流释放到地中。
本发明中的避雷器指的是，能释放过电压能量、限制过电压幅值的设备，又称限压器。使用时将避雷器与被保护设备就近并联安装，在正常情况下不导通(带串联间隙)，或仅流过微安级的电流(无串联间隙)；当作用的过电压达到避雷器动作电压时，避雷器导通大电流，释放过电压能量并将过电压限制在一定水平，以保护设备绝缘；释放过电压能量后，避雷器恢复到原状态。
本发明还公开了一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化系统，用于执行所述的特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，所述特高压同塔双回线路避雷器布置优化系统，包括：建模模块，用于对特高压同塔双回线路进行建模；仿真模块，用于使用建模模块生成的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；分析模块，用于使用仿真模块的仿真结果分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔耐雷水平的影响；以及优化结果显示模块。
优选地，建模模块至少内置雷电流模型、避雷器模型、冲击接地电阻模型、输电线路杆塔模型、输电线路模型；雷电流模型至少包括：双指数函数模型、脉冲函数模型、Heidler函数模型或双Heidler函数模型中的至少一种；避雷器模型至少包括：复合外套特高压氧化锌避雷器模型；输电线路杆塔模型至少包括：多波阻抗模型；构建输电线路模型至少包括：JMarti模型。
优选地，仿真模块包括：绝缘闪络判据单元、杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平仿真单元。优选地，分析模块分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平的影响，对比分析特高压线路避雷器的不同安装方式发生双回同跳的反击耐雷水平，并对比安装避雷器的相和对未安装避雷器的相是否发生绕击跳闸；
优选地，优化结果显示模块，用于使用分析模块的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置，在显示设备上进行显示。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (19)
1.一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对特高压同塔双回线路进行建模；
步骤2，使用步骤1的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；
步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔耐雷水平的影响；
步骤4，使用步骤3的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置。
2.如权利要求1所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤1中使用EMTP，PSCAD-EMTDC或MATLAB-SIMULINK中的至少一种电磁暂态分析仿真软件对特高压同塔双回线路进行建模。
3.如权利要求2所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
所述电磁暂态分析仿真软件为ATP-EMTP。
4.如权利要求1所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤1对特高压同塔双回线路进行建模具体包括：
构建雷电流模型；
构建避雷器模型；
构建冲击接地电阻模型；
构建输电线路杆塔模型；
构建输电线路模型。
5.如权利要求4所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建雷电流模型具体包括：选取双指数函数模型、脉冲函数模型、Heidler函数模型或双Heidler函数模型中的至少一种作为雷电流模型。
6.如权利要求4所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建雷电流模型具体包括：选取双指数函数模型作为雷电流模型，取标准雷电流波形2.6/50μs。
7.如权利要求4至6中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建避雷器模型具体包括：选取复合外套特高压氧化锌避雷器模型。
8.如权利要求7所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建避雷器模型具体包括：，选取YH30CX2-768/2150型复合外套特高压氧化锌避雷器模型，该复合外套特高压氧化锌避雷器模型为单柱，直流参考电压不小于1086kV。
9.如权利要求4至8中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建冲击接地电阻模型具体包括：按照如下公式构建冲击接地电阻模型：
式中：
R为冲击接地电阻，Ω；
R0为工频电阻，Ω；
I为流过塔脚电阻的雷电流，A；
Ec为土壤电离电场强度，kV/m；
Ig为对应土壤电离强度Ec的临界电流，A；
ρ为土壤电阻率，Ω·m。
10.如权利要求4至9中任一项所述的一种对特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建输电线路杆塔模型具体包括：选取多波阻抗模型，对输电线路杆塔主材、支柱和横担分别用无损波阻抗来模拟。
11.如权利要求1至4中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
构建输电线路模型具体包括：选取JMarti模型构建输电线路模型。
12.如权利要求1至11中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤2使用步骤1的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真具体包括：
步骤2.1，构建绝缘闪络判据；
步骤2.2，针对特高压线路避雷器的不同安装方式，对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平进行仿真，依照步骤2.1的绝缘闪络判据获得发生反击耐雷和双汇同跳时的雷电流。
13.如权利要求12所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤2.1构建绝缘闪络判据具体包括：选取相交法作为绝缘闪络判据，只要绝缘子串上的过电压波与伏秒特性曲线相交判为发生闪络，不相交就判为不闪络。
14.如权利要求12或13所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤2.2对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平进行仿真具体包括：对以下安装避雷器的方式进行仿真：不安装避雷器、只在某一相上相安装一支避雷器，双回上相安装避雷器、一回上下相安装避雷器、一回三相安装避雷器。
15.如权利要求1至14中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤3，使用步骤2的仿真结果分析特高压线路避雷器对杆塔耐雷水平的影响具体包括：分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔反击耐雷水平和绕击耐雷水平的影响。
16.如权利要求15所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤3，分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔反击耐雷水平的影响具体包括：对比分析特高压线路避雷器的不同安装方式发生双回同跳的反击耐雷水平。
17.如权利要求1至16中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤3，分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔绕击耐雷水平的影响具体包括：对比安装避雷器的相和对未安装避雷器的相是否发生绕击跳闸。
18.如权利要求1至17中任一项所述的一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化方法，其特征在于：
步骤4使用步骤3的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置具体包括：特高压同塔双回输电线路杆塔在中下相安装塔头避雷针，在上相安装避雷器。
19.一种特高压同塔双回线路避雷器布置优化系统，其特征在于，包括：
建模模块，用于对特高压同塔双回线路进行建模；
仿真模块，用于使用建模模块生成的模型对特高压同塔双回线路耐雷水平进行仿真；
分析模块，用于使用仿真模块的仿真结果分析特高压线路避雷器的不同安装方式对杆塔耐雷水平的影响；以及
优化结果显示模块，用于使用分析模块的分析结果优化特高压同塔双回输电线路杆塔上安装避雷器和/或避雷针的位置，在显示设备上进行显示。
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