CN113011099A - 一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法 - Google Patents

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CN113011099A CN202110324422.4A CN202110324422A CN113011099A CN 113011099 A CN113011099 A CN 113011099A CN 202110324422 A CN202110324422 A CN 202110324422A CN 113011099 A CN113011099 A CN 113011099A
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Abstract

本申请提供一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，包括根据地闪次数，计算杆塔的实际地闪密度值；根据雷电流幅值，拟合出雷电流幅值概率曲线；通过电磁暂态仿真软件，建立雷电流击中杆塔的雷电流反击仿真模型，得到反击耐雷水平；根据实际地闪密度值和雷电流幅值概率以及反击耐雷水平，计算反击跳闸率；根据电气几何模型计算杆塔的绕击跳闸率；计算输电线路区域的总雷击跳闸率；根据输电线路跳闸率影响因子对总雷击跳闸率进行修正，得到总修正雷击跳闸率；通过BP神经网络集成模型训练总修正雷击跳闸率，得到最终雷击跳闸率。本申请能够针对线路和地理环境复杂多变的输电线路，计算不同情形下导致的雷击跳闸率，具有普遍性和适用性。

Description

一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法
技术领域
本申请涉及配电线路雷害水平评估及防护技术领域，尤其涉及一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法。
背景技术
山区输电线路由于地形、地势复杂、雷电活动频繁,雷害事故要比平原地区高得多,一项输电线路雷击跳闸率的运行结果表明雷击跳闸率高的问题主要反映在山区线路。
根据现有的输电线路雷击跳闸率的计算公式，影响输电线路雷击跳闸率计算结果的因素较多，总体可以分为雷电参数和输电线路参数两个方面。但是在工程计算中，雷电参数的获取相较于输电线路参数更为困难，其中，与雷击跳闸率计算有关的雷电参数包括地闪密度、雷电流幅值概率密度函数。地闪密度直接影响输电线路每年被雷击的次数，与输电线路雷击跳闸率的计算结果成正比；雷电流幅值概率密度函数会影响雷电流幅值超过反击耐雷水平和绕击耐雷水平的概率，进而影响反击跳闸率和绕击跳闸率的计算结果。
目前，由于技术水平的限制，我国工程领域中所采用的地闪密度是根据人工观测的雷电日并采用经验公式计算的结果，雷电流幅值概率分布函数采用浙江新杭线雷电流测量结果的拟合公式。但是人为观测具有不全面性以及雷电活动具有地区差异性，这种方法会给雷击跳闸率的计算结果带来较大的误差。
现有技术中，影响输电线路跳闸的原因众多，虽然可以采用神经网络来进行快速的计算，但是由于雷害事故的样本较少，系统状态量和安全指标之间的非线性较强，从而导致一般的神经网络的泛化能力和精确度不足，因此，仅采用一般的神经网络难以准确评估输电线路的雷害风险。
发明内容
本申请提供了一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，以解决现有技术中存在的雷击跳闸率的计算误差较大，不能准确反映输电线路的雷害风险的问题。
本申请提供一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，所述方法具体包括以下步骤：
根据地闪次数，计算杆塔的实际地闪密度值；
根据雷电流幅值，拟合出雷电流幅值概率曲线；
通过电磁暂态仿真软件，建立雷电流击中杆塔的雷电流反击仿真模型，得到反击耐雷水平；
根据所述实际地闪密度值和雷电流幅值概率以及所述反击耐雷水平，计算反击跳闸率，其中，所述雷电流幅值概率根据所述雷电流幅值概率曲线得到；
根据杆塔的结构参数和雷电的放电特性，建立包含地面倾角的电气几何模型，其中，所述地面倾角根据杆塔所处地形进行计算；
根据所述电气几何模型计算杆塔的绕击跳闸率；
根据所述反击跳闸率和所述绕击跳闸率，计算所述输电线路区域的总雷击跳闸率；
根据输电线路跳闸率影响因子对所述总雷击跳闸率进行修正，得到总修正雷击跳闸率；通过BP神经网络集成模型训练所述总修正雷击跳闸率，得到输电线路的最终雷击跳闸率，其中，所述最终雷击跳闸率与历史雷击跳闸率的误差小于20％。
上述技术方案中，地闪次数，即输电线路所在区域的落雷密度统计数据和雷电流幅值以及杆塔所处地形，均需要根据GIS系统和雷电定位系统获取，同时，获取的数据信息还包括输电线路的精确路径、输电线路电压水平、回路数、避雷线安装情况、杆塔类型、导线空间排列情况、接地电阻等以及杆塔塔形、海拔、坡度、坡向、坡形等地形属性值。
在本申请的较佳实施例中，根据所述地闪次数，计算杆塔的实际地闪密度值，具体包括：
分别以每基杆塔为圆心，1km为半径做圆；
统计落入所述圆内的地闪次数；
根据所述地闪次数和圆面积，计算每基杆塔的实际地闪密度值。
在本申请的较佳实施例中，所述实际地闪密度值的具体计算公式如下：
Figure BDA0002994016100000031
其中，Ng为实际地闪密度值，n为所述圆范围内的地闪次数，m为统计年限。
在本申请的较佳实施例中，根据所述雷电流幅值，拟合出雷电流幅值概率曲线，包括：
选择概率密度为对数正态分布的IEEE Std推荐模型为原型函数；
根据所述原型函数，计算并统计雷电流幅值的概率分布，得出所述雷电流幅值的累计概率分布；
采用非线性最小二乘法对所述雷电流幅值的累计概率分布进行参数拟合，得到所述雷电流幅值概率曲线，其中，所述雷电流幅值概率曲线的优劣通过决定系数R2进行衡量。
上述技术方案中，所述原型函数的计算公式如下：
Figure BDA0002994016100000041
其中，α为第一分布参数，表示中值电流，即雷电流幅值概率为50％的点，β为第二分布参数，I表示雷电流幅值，α与β用于体现雷电流幅值分布的差异性，随着α的增大，中值电流增大，可以反映出某一地区的雷电流幅值普遍较大的情况。
在本申请的较佳实施例中，所述雷电流反击仿真模型包括相互电连接的线路模块、杆塔模块、雷电流模块和绝缘子闪络模块；
其中，所述线路模块用于设置输电线路的回路数和避雷线条数；
所述杆塔模块用于搭建杆塔模型，并采用多波阻抗进行模拟，用于设置输电线路使用的塔形；
所述雷电流模块用于设置不同的雷电流幅值；
所述绝缘子闪络模块用于根据绝缘子状态，判断是否出现闪络；
当出现闪络时，所述雷电流模块计算得出所述反击耐雷水平。
上述技术方案中，线路模块还用于设置导线电阻率、内外半径、横纵坐标、垂弧、线路长度、电压水平等；杆塔模块设置的塔形包括十字型、上字型、门型等，并且杆塔模块经过接地电阻接地。
在本申请的较佳实施例中，所述绕击跳闸率的具体计算过程如下：
计算绕击闪络率SFFOR，
Figure BDA0002994016100000042
其中，Ng为实际地闪密度值，L表示输电线路的长度，Dc(I)表示绕击暴露距离，I表示雷电流幅值，Ic表示引起绝缘闪络的最小可绕击电流，即绕击耐雷水平，Imax表示暴露弧减少为零时对应的最大可绕击电流；
计算绕击跳闸率SFTR，
SFTR＝SFFOR×η，
其中，η为建弧率。
在本申请的较佳实施例中，根据输电线路跳闸率影响因子对所述总雷击跳闸率进行修正，得到总修正雷击跳闸率，计算公式如下：
N'＝K×N，
其中，N'为总修正雷击跳闸率，N为历史雷击跳闸率，K为输电线路跳闸率影响因子。
上述技术方案中，K为输电线路跳闸率影响因子，K由不同影响因子的集合构成，包括K1，K2，……，分别代表输电线路雷害风险基础因子和地形地貌特征因子，将K输入至BP神经网络集成模型中进行训练，输出结果即为最终的输电线路雷害风险评估值。
在本申请的较佳实施例中，所述BP神经网络集成模型包括输入部分、神经网络部分和集成输出部分，其中，所述输入部分与所述神经网络部分连接，所述神经网络部分与所述集成输出部分连接。
本申请的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，相较于现有技术而言，具有以下有益效果：
(1)本申请中通过输电线路区域的实际地闪次数计算得出的落雷密度和雷电流幅值概率曲线进一步计算雷击跳闸率，计算精度更高，同时，雷击跳闸率中的绕击跳闸率的计算考虑了不同地形杆塔下的绕击跳闸率，以及多种影响绕击跳闸率的地形因子，得到的绕击跳闸率与实际情况更加吻合，对于不同地形下输电线路的针对性和特殊性，计算考虑的因子不同，得到的绕击跳闸率更加准确。
(2)本申请中采用BP神经网络集成模型对输电线路雷害风险进行修正评估，准确率较高，预测评估的复杂度较低。
(3)本申请能够针对线路和地理环境复杂多变的输电线路，采用电磁暂态仿真软件与公式结合的方法，计算不同情形下导致的输电线路雷击跳闸率，具有普遍性和适用性，同时，可以自定义设置回路参数、避雷线路参数、塔形、避雷器参数等，计算具有差异性和针对性，得到的雷击跳闸率的结果更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法的流程图；
图2为本申请实施例中考虑地面倾角的电气几何模型示意图；
图3为本申请实施例中BP神经网络集成模型的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明(Unless otherwise indicated)。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换，例如能够根据本申请实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“用于”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
本申请中使用的术语“模块”，是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。
研究科学合理的雷电参数统计方法，提高雷电参数的统计精度，可以减小雷击跳闸率的计算误差，使得输电线路的防雷工作更加精细化，对于输电线路的安全稳定运行具有重要意义。下面结合本申请的技术方案进行进一步地说明。
BP神经网络具有很强的非线性映射的能力，可以用来拟合复杂的函数。
参见图1，为本申请一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法的流程图。
如图1所示，本申请提供的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，所述方法具体包括以下步骤：
S101，根据地闪次数，计算杆塔的实际地闪密度值；
S102，根据雷电流幅值，拟合出雷电流幅值概率曲线；
S103，通过电磁暂态仿真软件，建立雷电流击中杆塔的雷电流反击仿真模型，得到反击耐雷水平；
S104，根据所述实际地闪密度值和雷电流幅值概率以及所述反击耐雷水平，计算反击跳闸率，其中，所述雷电流幅值概率根据所述雷电流幅值概率曲线得到；
S105，根据杆塔的结构参数和雷电的放电特性，建立包含地面倾角的电气几何模型，其中，所述地面倾角根据杆塔所处地形进行计算；
S106，根据所述电气几何模型计算杆塔的绕击跳闸率；
S107，根据所述反击跳闸率和所述绕击跳闸率，计算所述输电线路区域的总雷击跳闸率；
S108，根据输电线路跳闸率影响因子对所述总雷击跳闸率进行修正，得到总修正雷击跳闸率；
S109，通过BP神经网络集成模型训练所述总修正雷击跳闸率，得到输电线路的最终雷击跳闸率，其中，所述最终雷击跳闸率与历史雷击跳闸率的误差小于20％。
上述技术方案中，地闪次数，即输电线路所在区域的落雷密度统计数据和雷电流幅值以及杆塔所处地形，均需要根据GIS系统和雷电定位系统获取，同时，获取的数据信息还包括输电线路的精确路径、输电线路电压水平、回路数、避雷线安装情况、杆塔类型、导线空间排列情况、接地电阻等以及杆塔塔形、海拔、坡度、坡向、坡形等地形属性值。
如图3所示，在本实施例中，BP神经网络集成模型包括输入部分、神经网络部分、集成输出部分，其中，输入部分、神经网络部分与集成输出部分依次信号连接，且神经网络部分在本实施例中，如图3所示，包括了神经网络1、神经网络2、......、神经网络n。输入部分的输入因子为输电线路雷害风险基础数据和地形地貌赋值K、历史跳闸率，所述神经网络部分为建立的BP神经网络集成模型，所述集成输出部分输出结果为误差在20％内的最终输电线路雷击跳闸率。
在本实施例中，步骤S101具体包括：
分别以每基杆塔为圆心，1km为半径做圆；
统计落入所述圆内的地闪次数；
根据所述地闪次数和圆面积，计算每基杆塔的实际地闪密度值。
进一步地，在本实施例中，所述实际地闪密度值的具体计算公式如下：
Figure BDA0002994016100000091
其中，Ng为实际地闪密度值，n为所述圆范围内的地闪次数，m为统计年限。
在本实施例中，步骤S102具体包括：
选择概率密度为对数正态分布的IEEE Std推荐模型为原型函数；
根据所述原型函数，计算并统计雷电流幅值的概率分布，得出所述雷电流幅值的累计概率分布；
采用非线性最小二乘法对所述雷电流幅值的累计概率分布进行参数拟合，得到所述雷电流幅值概率曲线，其中，所述雷电流幅值概率曲线的优劣通过决定系数R2进行衡量。
上述技术方案中，原型函数是用来计算雷电流概率分布的原始数学模型，然后根据雷电流特性计算公式的参数并赋值，构成雷电流幅值的概率分布公式，其中，所述原型函数的计算公式如下：
Figure BDA0002994016100000101
其中，α为第一分布参数，表示中值电流，即雷电流幅值概率为50％的点，β为第二分布参数，I表示雷电流幅值，α与β用于体现雷电流幅值分布的差异性，随着α的增大，中值电流增大，可以反映出某一地区的雷电流幅值普遍较大的情况。
需要进一步说明的是，在本实施例中，若决定系数R2越接近1，则说明雷电流幅值概率曲线的拟合效果越好。
在本实施例中，所述雷电流反击仿真模型包括相互电连接的线路模块、杆塔模块、雷电流模块和绝缘子闪络模块；
首先，通过所述线路模块设置输电线路的回路数和避雷线条数；
然后，通过杆塔模块搭建杆塔模型，并采用多波阻抗进行模拟，用于设置输电线路使用的塔形；
其次，通过所述雷电流模块设置不同的雷电流幅值；
最后，通过所述绝缘子闪络模块用于根据绝缘子状态，判断是否出现闪络；
当出现闪络时，所述雷电流模块计算得出所述反击耐雷水平。
上述技术方案中，线路模块还用于设置导线电阻率、内外半径、横纵坐标、垂弧、线路长度、电压水平等；杆塔模块设置的塔形包括十字型、上字型、门型等，并且杆塔模块经过接地电阻接地。
需要特别说明的是，在本实施例中，输电线路的回路数和避雷线条数均可根据实际情况进行自定义设置，塔形也可根据实际输电线路需要进行定义。
另外，当雷电流击中杆塔顶端时，需要通过观察绝缘子状态，判断是否出现闪络，若出现闪络，当两相绝缘子闪络时的雷电流幅值即为输电线路的反击耐雷水平。
在计算反击耐雷水平时，可以初步设定一个最大耐受电流IN和一个最小闪络电流Is，通过二分法，逐步缩小最大耐受电流IN和最小闪络电流Is的范围，直至接近真实反击耐雷水平值，当最大耐受电流IN和最小闪络电流Is的范围小于预设的某个很小的确定值时，可以停止二分，取最大耐受电流IN和最小闪络电流Is的平均值作为近似反击耐雷水平IX。
反击跳闸率N1可根据我国电力行业标准推荐的方法计算，即：
N1＝N*g*η*PIx，
其中，N1表示反击跳闸率，N为每100km的输电线路每年遭受雷击的次数，η为建弧率；g为击杆率；PIx为雷电流超过反击耐雷水平IX的概率。
进一步地，根据规程，对年雷电日为40的区域，N的计算公式为：
Figure BDA0002994016100000111
其中，γ为地面落雷密度，b为避雷线宽度，h为避雷线平均高度。
根据规程，击杆率g取值如下表：
表1击杆率
避雷线根数 1 2
平原 1/4 1/6
山丘 1/3 1/4
建弧率η的计算公式为：
η＝(4.5E0.75-14)×10-2，
其中，E为绝缘子串平均运行电压(有效值)梯度，单位为kV/m。对于有效接地系统，E通过下式计算：
Figure BDA0002994016100000121
对于中性点绝缘，消弧线圈接地系统，E通过下式计算：
Figure BDA0002994016100000122
上述两个计算E的公式中，Un表示额定电压，l为绝缘子串放电距离，lm为木横担线路的线间距离，但是对铁横担线路和钢筋混凝土横担线路，lm为零。
由于获得绝缘子串放电距离l较为困难，因此在电磁暂态仿真软件中，直接将建弧率η按规程计算的结果取值，如下表所示：
表2建弧率
电压等级，kV 110 220 330及以上
建弧率 85％ 91.8％ 100％
雷电流幅值概率分布则按照步骤S102拟合得到的曲线进行计算。
在本实施例中，如图2所示，为步骤S106中建立的改进的电气几何模型示意图，步骤S106中通过电气几何模型计算绕击跳闸率，具体计算过程如下：
首先，计算绕击闪络率SFFOR，
Figure BDA0002994016100000123
其中，Ng为实际地闪密度值，L表示输电线路的长度，Dc(I)表示绕击暴露距离，I表示雷电流幅值，Ic表示引起绝缘闪络的最小可绕击电流，即绕击耐雷水平，Imax表示暴露弧减小为零时对应的最大可绕击电流；
其次，计算绕击跳闸率SFTR，
SFTR＝SFFOR×η，
其中，η为建弧率。
需要特别说明的是，在本实施例中，计算绕击闪络率SFFOR的详细计算过程如下：
rc＝10I0.65，
Figure BDA0002994016100000131
Figure BDA0002994016100000132
Dc(I)＝rc(cosθ1-cosθ2)，
Figure BDA0002994016100000133
Figure BDA0002994016100000134
考虑地面倾角后的Imax可通过求Rmax得到，Rmax计算公式如下：
Figure BDA0002994016100000135
F＝β2-sin2(a+θ)，
G＝F[(hs-hc)/cosacosθ]2，
其中，rs表示地线击距，rc表示导线击距，rg表示地面击距，hs为导线的平均高度，hc为地线的平均高度，Dc(I)为绕击暴露距离，Zc表示雷电通道波阻抗，U50％表示绝缘子放电概率为50％时的电压，θ1为图2中直线CD与地面的夹角，
Figure BDA0002994016100000136
为图2中S点到C点的距离，θ2为图2中直线CB与地面的夹角，α为保护角，β为击距系数，θ为地面倾角。
如图2所示，若雷电击发生在屏蔽弧AB段，则不会发生跳闸，若雷电击发生在绕击弧BD段，则会引起跳闸。
另外，由于山区地形复杂多变，不同的地形所对应的雷击情况，上述计算公式根据实际情况可相应做出改变，本实施例中仅为了说明技术方案，公式在具体使用时的相应变化，也属于本申请的保护范围。
在本实施例中，步骤S108的具体计算公式如下：
N'＝K×N，
其中，N'为总修正雷击跳闸率，N为历史雷击跳闸率，K为输电线路跳闸率影响因子。
上述技术方案中，K为输电线路跳闸率影响因子，K由不同影响因子的集合构成，包括K1，K2，……，分别代表输电线路雷害风险基础因子和地形地貌特征因子，将K输入至BP神经网络集成模型中进行训练，输出结果即为最终的输电线路雷害风险评估值。
需要特别说明的是，由于公式通常使用表述等习惯，本申请中不同公式中会出现相同的字母表示含义不同，各个字母所代表的的具体含义以其具体使用公式对应的解释为准，虽然存在相同字母代表含义不同，但是本领域技术人员可根据具体应用场景、所需要计算的数据结合本申请的技术方案得出具体公式中字母代表的具体含义，因此，本申请中相同字母并不构成歧义，也不会造成本申请的技术方案不清楚的问题，更不会造成对本申请的保护范围的限定。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
根据地闪次数，计算杆塔的实际地闪密度值；
根据雷电流幅值，拟合出雷电流幅值概率曲线；
通过电磁暂态仿真软件，建立雷电流击中杆塔的雷电流反击仿真模型，得到反击耐雷水平；
根据所述实际地闪密度值和雷电流幅值概率以及所述反击耐雷水平，计算反击跳闸率，其中，所述雷电流幅值概率根据所述雷电流幅值概率曲线得到；
根据杆塔的结构参数和雷电的放电特性，建立包含地面倾角的电气几何模型，其中，所述地面倾角根据杆塔所处地形进行计算；
根据所述电气几何模型计算杆塔的绕击跳闸率；
根据所述反击跳闸率和所述绕击跳闸率，计算所述输电线路区域的总雷击跳闸率；
根据输电线路跳闸率影响因子对所述总雷击跳闸率进行修正，得到总修正雷击跳闸率；通过BP神经网络集成模型训练所述总修正雷击跳闸率，得到输电线路的最终雷击跳闸率，其中，所述最终雷击跳闸率与历史雷击跳闸率的误差小于20％。
2.根据权利要求1所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，根据所述地闪次数，计算杆塔的实际地闪密度值，具体包括：
分别以每基杆塔为圆心，1km为半径做圆；
统计落入所述圆内的地闪次数；
根据所述地闪次数和圆面积，计算每基杆塔的实际地闪密度值。
3.根据权利要求2所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，所述实际地闪密度值的具体计算公式如下：
Figure FDA0002994016090000021
其中，Ng为实际地闪密度值，n为所述圆范围内的地闪次数，m为统计年限。
4.根据权利要求1所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，根据所述雷电流幅值，拟合出雷电流幅值概率曲线，包括：
选择概率密度为对数正态分布的IEEE Std推荐模型为原型函数；
根据所述原型函数，计算并统计雷电流幅值的概率分布，得出所述雷电流幅值的累计概率分布；
采用非线性最小二乘法对所述雷电流幅值的累计概率分布进行参数拟合，得到所述雷电流幅值概率曲线，其中，所述雷电流幅值概率曲线的优劣通过决定系数R2进行衡量。
5.根据权利要求1所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，所述雷电流反击仿真模型包括相互电连接的线路模块、杆塔模块、雷电流模块和绝缘子闪络模块；
其中，所述线路模块用于设置输电线路的回路数和避雷线条数；
所述杆塔模块用于搭建杆塔模型，并采用多波阻抗进行模拟，用于设置输电线路使用的塔形；
所述雷电流模块用于设置不同的雷电流幅值；
所述绝缘子闪络模块用于根据绝缘子状态，判断是否出现闪络；
当出现闪络时，所述雷电流模块计算得出所述反击耐雷水平。
6.根据权利要求1所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，所述绕击跳闸率的具体计算过程如下：
计算绕击闪络率SFFOR，
Figure FDA0002994016090000031
其中，Ng为实际地闪密度值，L表示输电线路的长度，Dc(I)表示绕击暴露距离，I表示雷电流幅值，Ic表示引起绝缘闪络的最小可绕击电流，Imax表示暴露弧减小为零时对应的最大可绕击电流；
计算绕击跳闸率SFTR，
SFTR＝SFFOR×η，
其中，η为建弧率。
7.根据权利要求1所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，根据输电线路跳闸率影响因子对所述总雷击跳闸率进行修正，得到总修正雷击跳闸率，计算公式如下：
N'＝K×N，
其中，N'为总修正雷击跳闸率，N为历史雷击跳闸率，K为输电线路跳闸率影响因子。
8.根据权利要求1所述的一种对输电线路雷击跳闸率进行计算修正的方法，其特征在于，所述BP神经网络集成模型包括输入部分、神经网络部分和集成输出部分，其中，所述输入部分与所述神经网络部分连接，所述神经网络部分与所述集成输出部分连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113468789A (zh) * 2021-09-06 2021-10-01 广东电网有限责任公司中山供电局 一种雷击作用下的地线-线夹组件温升模拟方法
CN113536721A (zh) * 2021-06-23 2021-10-22 云南电网有限责任公司西双版纳供电局 一种输电线路耐雷水平差异化计算系统及方法
CN113591256A (zh) * 2021-07-12 2021-11-02 南方电网科学研究院有限责任公司 一种山区输电线路杆塔雷击概率结果评估方法
CN114266456A (zh) * 2021-12-10 2022-04-01 国网浙江省电力有限公司诸暨市供电公司 基于熵权法的落雷孕灾环境评估方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102156787A (zh) * 2011-04-21 2011-08-17 广东电网公司佛山供电局 区域输电线路雷击闪络风险评估模型与方法
CN102841280A (zh) * 2012-09-06 2012-12-26 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 500kV同塔四回路输电线雷击跳闸率仿真方法
CN104808088A (zh) * 2015-05-05 2015-07-29 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于雷电定位系统记录与线路行波数据的雷电绕击与反击识别方法
CN105160049A (zh) * 2015-05-29 2015-12-16 国家电网公司 一种35kV及以下配电线路直击雷跳闸率计算方法
CN108108520A (zh) * 2017-11-29 2018-06-01 海南电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于神经网络集成的输电线路雷害风险预测模型
CN111751638A (zh) * 2020-05-12 2020-10-09 南方电网科学研究院有限责任公司 输电线路雷击跳闸率的分析方法、装置、设备及存储介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102156787A (zh) * 2011-04-21 2011-08-17 广东电网公司佛山供电局 区域输电线路雷击闪络风险评估模型与方法
CN102841280A (zh) * 2012-09-06 2012-12-26 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 500kV同塔四回路输电线雷击跳闸率仿真方法
CN104808088A (zh) * 2015-05-05 2015-07-29 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于雷电定位系统记录与线路行波数据的雷电绕击与反击识别方法
CN105160049A (zh) * 2015-05-29 2015-12-16 国家电网公司 一种35kV及以下配电线路直击雷跳闸率计算方法
CN108108520A (zh) * 2017-11-29 2018-06-01 海南电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于神经网络集成的输电线路雷害风险预测模型
CN111751638A (zh) * 2020-05-12 2020-10-09 南方电网科学研究院有限责任公司 输电线路雷击跳闸率的分析方法、装置、设备及存储介质

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. DIXIT等: "Overview of approaches for estimating lightning performancce of power lines" *
刘洪建等: "导线电压对其雷电绕击耐雷性能的影响" *
贾茹等: "山区 220kV 输电线路绕击跳闸率的计算" *
马御棠等: "云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究" *
马御棠等: "云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究", 《电瓷避雷器》 *
魏浩: "雷击跳闸率计算有关雷电参数的统计及应用研究" *
魏浩: "雷击跳闸率计算有关雷电参数的统计及应用研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113536721A (zh) * 2021-06-23 2021-10-22 云南电网有限责任公司西双版纳供电局 一种输电线路耐雷水平差异化计算系统及方法
CN113591256A (zh) * 2021-07-12 2021-11-02 南方电网科学研究院有限责任公司 一种山区输电线路杆塔雷击概率结果评估方法
CN113591256B (zh) * 2021-07-12 2024-03-29 南方电网科学研究院有限责任公司 一种山区输电线路杆塔雷击概率结果评估方法
CN113468789A (zh) * 2021-09-06 2021-10-01 广东电网有限责任公司中山供电局 一种雷击作用下的地线-线夹组件温升模拟方法
CN114266456A (zh) * 2021-12-10 2022-04-01 国网浙江省电力有限公司诸暨市供电公司 基于熵权法的落雷孕灾环境评估方法

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