CN112731076A - 基于过电压下绝缘闪络率的预警方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于过电压下绝缘闪络率的预警方法，包括：根据戴维南定理将南方电网系统等值到预定网络的各变电站对应母线，得等值电源；收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括电源、输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；基于完整电磁暂态仿真模型，分别计算得到断路器合闸和单相重合闸时目标输电线路上的过电压分布情况，进一步计算得两种工况下的三相全线总闪络率；当两种工况下的三相全线总闪络率都小于预设阈值时，生成第一预警信息。本发明实施例能更加合理地指导操作过电压防护，以减少不必要的合闸电阻的添加，避免开关可靠性的降低，减少投资。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于过电压下绝缘闪络率的预警方法、装置及存储介质。
背景技术
为确保新建工程安全运行，国标规定“合闸、单相重合闸在线路上产生的相对地统计过电压不宜大于2.0p.u.”，为了运行安全，一般对于过电压超出标准允许范围的线路建议安装合闸电阻，但将其作为是否装合闸电阻的判据，是不太合理的。原因如下：(1)未顾及线路实际的绝缘水平和线路过电压出现的概率沿线分布；(2)带合闸电阻的开关操作机构复杂，不必要的合闸电阻的安装降低了开关的可靠性且增加了投资；(3)“不宜大于2.0p.u.”的规定难以量化，有些单位为了安全起见，对凡是计算出的相对地统计过电压大于2.0p.u.则一律装合闸电阻，导致统计过电压稍大于2.0p.u.的线路本可以取消断路器合闸电阻的而不能取消；(4)线路的绝缘是自恢复型绝缘，GB311.2-2013《高压输变电设备的绝缘配合导则》的5.3条规定：“对于线路自恢复型绝缘应选用统计法，在使用统计法中首先需要根据技术经济分析及运行经验确定可接受的故障率”，因此线路的安全运行最终应体现在线路的故障率上，GB311.2-2013的5.2条规定“操作过电压引起可接受的故障率的范围为(0.01～0.001)次/每次操作”。因此，现有技术中采用直接在过电压超出标准允许范围时进行合闸电阻的安装的方式不合理。
发明内容
本发明实施例提供一种基于过电压下绝缘闪络率的预警方法、装置及存储介质，通过模拟得到合闸和重合闸操作下的输电线路的闪络率，当闪络率小于预设阈值时，生成第一预警信息，能更加合理地指导操作过电压防护，减少不必要的合闸电阻的添加，以避免开关可靠性的降低，减少投资。
本发明实施例提供一种基于过电压下绝缘闪络率的预警方法，包括：
根据戴维南定理，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；
根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条；
根据所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数；
根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；
根据所述单相重合闸单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数；
根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率；
当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于所述预设阈值时，生成第一预警信息。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
当所述合闸三相全线总闪络率不小于所述预设阈值，或者所述单相重合闸三相全线总闪络率不小于所述预设阈值时，生成第二预警信息。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
所述根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率，具体为：
根据全线绝缘子干闪电压、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算单个绝缘间隙的单相的合闸闪络率，满足以下公式：
其中，u为过电压幅值，Um为所述目标输电线路额定电压，F1(u)为所述合闸过电压幅值概率分布函数，P(u)为过电压u下绝缘间隙闪络率分布函数；
根据所述单个绝缘间隙的单相的合闸闪络率计算n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率，满足以下公式：
其中，n为正整数，Ps1,a为第a个绝缘间隙的单相的合闸闪络率，a为大于等于1且小于等于n的正整数；
根据所述n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率计算单相的合闸全线闪络率，满足以下公式：
其中，所述Pn1,i为第i段的n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率，所述目标输电线路被划分为m段，m为正整数，i为大于等于1且小于等于m的正整数；
当所述目标输电线路的绝缘子为V型串时，合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz1＝1-(1-Pa1)(1-Pb1)(1-Pc1)， (4)
其中，Pa1，Pb1，Pc1分别为所述目标输电线路三相的合闸全线闪络率；
当所述目标输电线路的绝缘子为I串时，合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz1＝1-(1-P11)(1-P12)， (5)
其中，P11，P12分别为在风偏作用下所述目标输电线路靠近杆塔的两相的合闸全线闪络率。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
所述根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率，具体为：
根据全线绝缘子干闪电压、空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率，满足以下公式：
其中，u为过电压幅值，Um为所述目标输电线路额定电压，F2(u)为所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，P(u)为过电压u下绝缘间隙闪络率分布函数；
根据所述单个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率计算n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率，满足以下公式：
其中，n为正整数，Ps2,b为第b个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率，b为大于等于1且小于等于n的正整数；
根据所述n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率计算单相的单相重合闸全线闪络率，满足以下公式：
其中，所述Pn2,i第i段的n个绝缘间隙并联单相的单相重合闸的闪络率，所述目标输电线路被划分为m段，m为正整数，i为大于等于1且小于等于m的正整数；
当所述目标输电线路的绝缘子为V型串时，单相重合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz2＝1-(1-Pa2)(1-Pb2)(1-Pc2)， (9)
其中，Pa2，Pb2，Pc2分别为所述目标输电线路三相的单相重合闸全线闪络率；
当所述目标输电线路的绝缘子为I串时，单相重合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz2＝1-(1-P21)(1-P22)， (10)
其中，若所述目标输电线路绝缘子为I串，在风偏作用下，只有两相向杆塔靠近，第三相远离杆塔，P21，P22分别为在风偏作用下所述目标输电线路靠近杆塔的两相的单相重合闸全线闪络率。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置，包括：
等值模块，用于根据戴维南定理，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
收集模块，用于收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；
建模模块，用于根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布；
合闸控制模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；
合闸过电压计算模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条；
合闸过电压幅值概率计算模块，用于根据所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数；
合闸闪络率计算模块，用于根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
单相重合闸控制模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；
单相重合闸过电压计算模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；
单相重合闸过电压幅值概率计算模块，用于根据所述单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数；
单相重合闸闪络率计算模块，用于根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率；
预警信息生成模块，用于当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于预设阈值时，生成第一预警信息。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了另一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一实施例所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如上述任一实施例所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法。
与现有技术相比，本发明实施例公开的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法、装置及存储介质，通过建立包括电源、输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型，基于该模型分别计算得目标输电线路在断路器合闸和单相重合闸两种工况下的过电压分布情况，分别根据两种工况下的过电压分布情况计算过电压幅值概率分布函数，进一步结合全线绝缘子干闪电压试验数据和空气间隙放电电压试验数据，分别计算得两种工况下的目标输电线路的全线闪络率，当两种工况下的全线闪络率都小于预设阈值时，生成第一预警信息。本发明考虑了输电线路本身的绝缘水平和输电线路沿线过电压出现的概率，以输电线路的闪络率作为输电线路是否需要增加合闸电阻的依据，更加科学合理地指导合闸电阻安装与否，减少不必要的合闸电阻的安装的投资，同时避免因不必要的合闸电阻的安装所带来的开关可靠性的降低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于过电压下绝缘闪络率的预警方法的流程示意图；
图2是合闸操作过电压幅值倍数概率分布直方图；
图3是本发明实施例提供的一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种基于过电压下绝缘闪络率的预警方法的流程示意图，包括：
S1、根据戴维南定理，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
S2、收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；
S3、根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布，预先设定所述断路器的单相重合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布；
S4、基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；
S5、基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条；
S6、根据所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数；
S7、根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
S8、基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；
S9、基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；
S10、根据所述单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数；
S11、根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率；
S12、当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于所述预设阈值时，生成第一预警信息。
具体地，在步骤S1中，根据戴维南定理，根据线路操作过电压计算需求，通过工程建成后的BPA文件进行系统静态等值计算，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
示例性的，根据线路操作过电压计算需求，通过工程建成后的BPA文件进行系统静态等值计算，将南方电网系统按戴维南定理等值到广州市天河区的各变电站500kV母线，得到等值的电源，其中，电源包括电源电压和电源内阻抗。
S2、收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；示例性的，收集广州市天河区中所有输电线路中的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况。
具体地，在步骤S3中，根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，在电力系统电磁暂态及电力电子数字仿真软件包(Electromagnetic Transient&PowerElectronics，EMTPE)中建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布，预先设定所述断路器的单相重合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布；
值得说明的是，所述预设时长可以是10毫秒，也可以是其他时长；所述输电线路仿真模型中，所述预设网络中需要进行过电压计算的输电线路采用与频率相关的J-Marti模型，所述预设网络中的其余输电线路采用分布参数模型；所述电厂发电机采用次暂态电抗Xd”模型；所述断路器采用统计开关模型。所述输电线路、所述电厂发电机、所述断路器的模型的选择采用并不仅限于上述具体模型。
步骤S4，基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；示例性的，基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制采用了统计开关模型的断路器的合闸次数为200次，并将目标输电线路预先划分为12段。
值得说明的是，将目标输电线路预先划分为m段，一般来说，设置m为从10到20中的任一正整数，所述断路器的合闸次数和所述目标输电线路划分段数不仅限于上述限制，可根据实际情况而定。
具体地，在步骤S5中，基于所述完整电磁暂态仿真模型，通过控制断路器进行多次的合闸操作，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条。
具体地，在步骤S6中，根据在完整电磁暂态仿真模型中计算得出的所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数。
示例性的，合闸操作过电压幅值倍数概率分布情况参见图2。
具体地，在步骤S7中，利用EMTPE中的闪络率计算模块，根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
为更具体地说明利用闪络率计算模块对合闸三相全线总闪络率进行计算的流程，对闪络率的计算进行具体的说明：
根据全线绝缘子干闪电压、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算单个绝缘间隙的单相的合闸闪络率，满足以下公式：
其中，u为过电压幅值，Um为所述目标输电线路额定电压，F1(u)为所述合闸过电压幅值概率分布函数，P(u)为过电压u下绝缘间隙闪络率分布函数；
值得说明的是，通过开展绝缘间隙在操作过电压u下放电试验，统计试验数据得出所计算线路的绝缘间隙在不同的u对应的闪络率，通过正态分布拟合得到分布函数P(u)；
根据所述单个绝缘间隙的单相的合闸闪络率计算n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率，满足以下公式：
其中，n为正整数，Ps1,a为第a个绝缘间隙的单相的合闸闪络率，a为大于等于1且小于等于n的正整数；
根据所述n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率计算单相的合闸全线闪络率，满足以下公式：
其中，所述Pi1为第i段的n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率，所述目标输电线路被划分为m段，m为正整数，i为大于等于1且小于等于m的正整数；
值得说明的是，所述目标输电线路被划分为m段，每一段的线路长度可以相等，也可以不相等；每一段线路含有的绝缘间隙数量n可以相等，也可以不相等。
当所述目标输电线路的绝缘子为V型串时，合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz1＝1-(1-Pa1)(1-Pb1)(1-Pc1)， (4)
其中，Pa1，Pb1，Pc1分别为所述目标输电线路三相的合闸全线闪络率；
当所述线路的绝缘子为I串时，合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz1＝1-(1-P11)(1-P12)， (5)
其中，若所述目标输电线路绝缘子为I串，在风偏作用下，只有两相向杆塔靠近，第三相远离杆塔，P11，P12分别为在风偏作用下所述目标输电线路靠近杆塔的两相的合闸全线闪络率。
值得说明的是，所述全线绝缘子干闪电压试验数据和所述空气间隙放电电压试验数据由厂家或者设计单位提供。
步骤S8，基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；示例性的，基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制采用了统计开关模型的断路器的单相重合闸次数为200次，并将目标输电线路预先划分为12段。
值得说明的是，将目标输电线路预先划分为m段，一般来说，设置m为从10到20中的任一正整数，所述断路器的单相重合闸次数和所述目标输电线路划分段数不仅限于上述限制，可根据实际情况而定。
具体地，在步骤S9中，基于所述完整电磁暂态仿真模型，通过控制断路器进行多次的单相重合闸操作，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条。
具体地，在步骤S10中，根据在完整电磁暂态仿真模型中计算得出的所述单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数。
具体地，在步骤S11中，利用EMTPE中的闪络率计算模块，根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率。
为更具体地说明利用闪络率计算模块对单相重合闸三相全线总闪络率进行计算的流程，对闪络率的计算进行具体的说明：
根据全线绝缘子干闪电压、空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率，满足以下公式：
其中，u为过电压幅值，Um为所述目标输电线路额定电压，F2(u)为所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，P(u)为过电压u下绝缘间隙闪络率分布函数；
根据所述单个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率计算n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率，满足以下公式：
其中，n为正整数，Ps2,b为第b个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率，b为大于等于1且小于等于n的正整数；
根据所述n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率计算单相的单相重合闸全线闪络率，满足以下公式：
其中，所述Pn2,i第i段的n个绝缘间隙并联单相的单相重合闸的闪络率，所述目标输电线路被划分为m段，m为正整数，i为大于等于1且小于等于m的正整数；
当所述目标输电线路的绝缘子为V型串时，单相重合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz2＝1-(1-Pa2)(1-Pb2)(1-Pc2)， (9)
其中，Pa2，Pb2，Pc2分别为所述目标输电线路三相的单相重合闸全线闪络率；
当所述线路的绝缘子为I串时，单相重合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz2＝1-(1-P21)(1-P22)， (10)
其中，若所述目标输电线路绝缘子为I串，在风偏作用下，只有两相向杆塔靠近，第三相远离杆塔，P21，P22分别为在风偏作用下所述目标输电线路靠近杆塔的两相的单相重合闸全线闪络率。
在步骤S12中，当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于预设阈值时，生成第一预警信息。
值得说明的是，所述预设阈值的取值范围一般在0.001到0.01之间。
进一步地，步骤S12后还包括步骤S13：当所述合闸三相全线总闪络率不小于所述预设阈值，或者所述单相重合闸三相全线总闪络率不小于所述预设阈值时，生成第二预警信息。
值得说明的是，将生成的第一预警信息和第二预警信息推送给用户，指导用户在接收到第一预警信息时，不对所述目标输电线路进行合闸电阻的添加，指导用户在接收到第二预警信息时，对所述目标输电线路进行合闸电阻的添加。
参见图3，是本发明实施例提供的一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的结构示意图，包括：
等值模块201，用于根据戴维南定理，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
收集模块202，用于收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；
建模模块203，用于根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布，预先设定所述断路器的单相重合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布；
合闸控制模块204，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；
合闸过电压计算模块205，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条；
合闸过电压幅值概率计算模块206，用于根据所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数；
合闸闪络率计算模块207，用于根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
单相重合闸控制模块208，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；
单相重合闸过电压计算模块209，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；
单相重合闸过电压幅值概率计算模块210，用于根据所述单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数；
单相重合闸闪络率计算模块211，用于根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率；
预警信息生成模块212，用于当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于预设阈值时，生成第一预警信息。
进一步地，所述预警信息生成模块212还用于，当所述合闸第一三相全线总闪络率不小于预设阈值，或者所述单相重合闸第二三相全线总闪络率不小于预设阈值时，生成第二预警信息。
值得说明的是，具体的所述预警信息生成装置的工作过程可参考上述实施例中所述基于过电压下绝缘闪络率的预警方法的工作过程，在此不再赘述。
与现有技术相比，本发明实施例公开的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法和装置，通过建立包括电源、输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型，基于该模型分别计算得目标输电线路在断路器合闸和单相重合闸两种工况下的过电压分布情况，分别根据两种工况下的过电压分布情况计算过电压幅值概率分布函数，进一步结合全线绝缘子干闪电压试验数据和空气间隙放电电压试验数据，分别计算得两种工况下的目标输电线路的全线闪络率，当两种工况下的全线闪络率都小于预设阈值时，生成第一预警信息。本发明考虑了输电线路本身的绝缘水平和输电线路沿线过电压出现的概率，以输电线路的闪络率作为输电线路是否需要增加合闸电阻的依据，更加科学合理地指导合闸电阻安装与否，减少不必要的合闸电阻的安装的投资，同时避免因不必要的合闸电阻的安装所带来的开关可靠性的降低。
参见图4，是本发明另一实施例提供的一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的结构示意图，所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置，包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器32中且被配置为由所述处理器31执行的计算机程序，所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述实施例中所述基于过电压下绝缘闪络率的预警方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中，并由所述处理器31执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置中的执行过程。
所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的示例，并不构成对基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器31是所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的各个部分。
所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器31通过运行或执行存储在所述存储器32内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器32内的数据，实现所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述基于过电压下绝缘闪络率的预警装置集成的模块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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一存储介质中，该计算机程序在被处理器31执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于过电压下绝缘闪络率的预警方法，其特征在于，包括：
根据戴维南定理，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；
根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布，预先设定所述断路器的单相重合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条；
根据所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数；
根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；
基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；
根据所述单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数；
根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率；
当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于所述预设阈值时，生成第一预警信息。
2.如权利要求1所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法，其特征在于，
当所述合闸三相全线总闪络率不小于所述预设阈值，或者所述单相重合闸三相全线总闪络率不小于所述预设阈值时，生成第二预警信息。
3.如权利要求1所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法，其特征在于，所述根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率，具体为：
根据全线绝缘子干闪电压、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算单个绝缘间隙的单相的合闸闪络率，满足以下公式：
其中，u为过电压幅值，Um为所述目标输电线路额定电压，F1(u)为所述合闸过电压幅值概率分布函数，P(u)为过电压u下绝缘间隙闪络率分布函数；
根据所述单个绝缘间隙的单相的合闸闪络率计算n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率，满足以下公式：
其中，n为正整数，Ps1，a为第a个绝缘间隙的单相的合闸闪络率，a为大于等于1且小于等于n的正整数；
根据所述n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率计算单相的合闸全线闪络率，满足以下公式：
其中，所述Pn1，i为第i段的n个绝缘间隙并联的单相的合闸闪络率，所述目标输电线路被划分为m段，m为正整数，i为大于等于1且小于等于m的正整数；
当所述目标输电线路的绝缘子为V型串时，合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz1＝1-(1-Pa1)(1-Pb1)(1-Pc1)，(4)
其中，Pa1，Pb1，Pc1分别为所述目标输电线路三相的合闸全线闪络率；
当所述目标输电线路的绝缘子为I串时，合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz1＝1-(1-P11)(1-P12)，(5)
其中，P11，P12分别为在风偏作用下所述目标输电线路靠近杆塔的两相的合闸全线闪络率。
4.如权利要求3所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法，其特征在于，所述根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率，具体为：
根据全线绝缘子干闪电压、空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率，满足以下公式：
其中，u为过电压幅值，Um为所述目标输电线路额定电压，F2(u)为所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，P(u)为过电压u下绝缘间隙闪络率分布函数；
根据所述单个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率计算n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率，满足以下公式：
其中，n为正整数，Ps2，b为第b个绝缘间隙的单相的单相重合闸闪络率，b为大于等于1且小于等于n的正整数；
根据所述n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率计算单相的单相重合闸全线闪络率，满足以下公式：
其中，所述Pn2，i第i段的n个绝缘间隙并联的单相的单相重合闸闪络率，所述目标输电线路被划分为m段，m为正整数，i为大于等于1且小于等于m的正整数；
当所述目标输电线路的绝缘子为V型串时，单相重合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz2＝1-(1-Pa2)(1-Pb2)(1-Pc2)，(9)
其中，Pa2，Pb2，Pc2分别为所述目标输电线路三相的单相重合闸全线闪络率；
当所述目标输电线路的绝缘子为I串时，单相重合闸三相全线总闪络率，满足以下公式：
Pz2＝1-(1-P21)(1-P22)，(10)
其中，P21，P22分别为在风偏作用下所述目标输电线路靠近杆塔的两相的单相重合闸全线闪络率。
5.一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置，其特征在于，包括：
等值模块，用于根据戴维南定理，将南方电网系统等值到预定网络的各个变电站对应的母线，得到等值的电源；其中，所述电源包括电源电压和电源内阻抗；
收集模块，用于收集预定网络中所有输电线路的导地线参数、杆塔型号和线路换位情况；
建模模块，用于根据所述导地线参数、所述杆塔型号和所述线路换位情况，建立输电线路仿真模型，并形成包括所述电源、所述输电线路、电厂发电机和断路器的完整电磁暂态仿真模型；其中，预先设定所述断路器的合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布，预先设定所述断路器的三相合闸时差在预设时长内随机均匀分布，预先设定所述断路器的单相重合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布；
合闸控制模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的合闸次数为第一预设次数；
合闸过电压计算模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器合闸时目标输电线路上合闸过电压分布情况；其中，所述目标输电线路为所述输电线路中的一条；
合闸过电压幅值概率计算模块，用于根据所述合闸过电压分布情况计算得到合闸过电压幅值概率分布函数；
合闸闪络率计算模块，用于根据全线绝缘子干闪电压试验数据、空气间隙放电电压试验数据和所述合闸过电压幅值概率分布函数，计算合闸三相全线总闪络率；
单相重合闸控制模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，控制所述断路器的单相重合闸次数为第二预设次数；
单相重合闸过电压计算模块，用于基于所述完整电磁暂态仿真模型，计算得到所述断路器单相重合闸时所述目标输电线路上单相重合闸过电压分布情况；
单相重合闸过电压幅值概率计算模块，用于根据所述单相重合闸过电压分布情况计算得到单相重合闸过电压幅值概率分布函数；
单相重合闸闪络率计算模块，用于根据所述全线绝缘子干闪电压试验数据、所述空气间隙放电电压试验数据和所述单相重合闸过电压幅值概率分布函数，计算单相重合闸三相全线总闪络率；
预警信息生成模块，用于当所述合闸三相全线总闪络率小于预设阈值且所述单相重合闸三相全线总闪络率小于所述预设阈值时，生成第一预警信息。
6.一种基于过电压下绝缘闪络率的预警装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至4中任意一项所述的基于过电压下绝缘闪络率的预警方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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