CN115841244A - 一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法及系统 - Google Patents

一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法及系统 Download PDF

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郭子炘
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本发明公开了一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法及系统。其中，该方法包括：获取10kV配电架空线的参数；根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。从而，实现了10kV配电架空线直击雷闪络率、感应雷闪络率和雷击闪络率快速计算，避免了仿真建模和差分数值计算繁琐过程，提高工作效率。

Description

一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法及系统
技术领域
本发明涉及电子系统技术领域，并且更具体地，涉及一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法及系统。
背景技术
配电网是电力系统的重要组成部分，作为电力系统中接近用户的一级，是电网企业连接用户的纽带，担负着直接向各电力用户输送电能的重要职责，在整个供电系统中起着至关重要的作用，其安全性对用户有着重大的影响。由于线路绝缘水平低，相对于绝缘水平较高的110kV及以上线路，较低幅值的雷电过电压即可造成线路绝缘子闪络，引发绝缘导线断线等雷害事故。在多雷、土壤电阻率高的地区，10kV配电线路雷害更为严重。对10kV架空线进行有效的雷害风险评价是进行10kV配电架空线路防雷设计和升级改造的前提，设计和运行单位迫切需要一种能够方便快速指导防雷设计和运维工作的理论分析方法。
目前，在10kV配电线路雷害风险评价方法中，可采用雷击闪络率作为评价指标。雷击闪络率，即发生雷击时，导线上产生的过电压超过其绝缘耐受能力从而引发绝缘击穿或闪络的概率。对于10kV配电线路而言，导线上产生的过电压可分为雷电直击线路导线(以下简称“直击雷”)产生的过电压和雷击线路附近物体时在导线上感应(以下简称“感应雷”)产生的过电压两种情况。过电压的幅值主要与雷电地闪密度、导线平均高度、海拔高度、土壤电阻率、绝缘水平等因素有关。
在计算10kV配电线路雷击闪络率过程中，需要采用仿真建模和差分数值计算等方法，分别计算直击雷和感应雷作用下的闪络率，这个过程将耗费大量时间，工作效率低下。
发明内容
根据本发明，提供了一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法及系统，以解决现有技术中存在的在计算10kV配电线路雷击闪络率过程中，需要采用仿真建模和差分数值计算等方法，分别计算直击雷和感应雷作用下的闪络率，这个过程将耗费大量时间，工作效率低下的技术问题。
根据本发明的第一个方面，提供了一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法，包括：
获取10kV配电架空线的参数；
根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；
根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。
可选地，所述10kV配电架空线的参数包括：
雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD、直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI。
可选地，根据所述参数，计算直击雷闪络率，包括：
根据雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD以及直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD，计算直击雷闪络率：
PD＝NgKhDRD
其中，PD为直击雷闪络率。
可选地，根据所述参数，计算感应雷闪络率，包括：
根据雷电地闪密度Ng、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI，计算感应雷闪络率：
PI＝NgKHKρK50KhIRI
其中，PI为直击雷闪络率。
可选地，根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率，包括：
将所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率相加，计算雷击闪络率：
P＝PD+PI
其中，P为雷击闪络率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种10kV配电架空线雷击闪络率计算系统，包括：
获取参数模块，用于获取10kV配电架空线的参数；
计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，用于根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；
确定雷击闪络率模块，用于根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。
可选地，所述10kV配电架空线的参数包括：
雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD、直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI。
可选地，计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，包括：
计算直击雷闪络率子模块，用于根据雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD以及直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD，计算直击雷闪络率：
PD＝NgKhDRD
其中，PD为直击雷闪络率。
可选地，计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，包括：
计算感应雷闪络率子模块，用于根据雷电地闪密度Ng、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI，计算感应雷闪络率：
PI＝NgKHKρK50KhIRI
其中，PI为直击雷闪络率。
可选地，确定雷击闪络率模块，包括：
确定雷击闪络率子模块，将所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率相加，计算雷击闪络率：
P＝PD+PI
其中，P为雷击闪络率。
从而，获取10kV配电架空线的参数；根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。实现了10kV配电架空线直击雷闪络率、感应雷闪络率和雷击闪络率快速计算，避免了仿真建模和差分数值计算繁琐过程，提高工作效率。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本实施方式所述的一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法的流程示意图；
图2为根据本实施方式所述的一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法的具体流程示意图；
图3为根据本实施方式所述的土壤电阻率修正系数Kρ按以下曲线选取的示意图；
图4为根据本实施方式所述的绝缘水平修正系数K50按以下曲线选取的示意图；
图5为根据本实施方式所述的一种10kV配电架空线雷击闪络率计算系统的示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
根据本发明的第一个方面，提供了一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法100，参考图1所示，该方法100包括：
S101:获取10kV配电架空线的参数；
S102:根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；
S103:根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。
具体地，本发明是基于仿真建模和差分数值计算结果，将雷电地闪密度、导线平均高度、海拔高度、土壤电阻率、绝缘水平这5类主要影响因素作为10kV配电架空线雷击闪络率的计算参量，通过调整这些参量将典型条件下的雷击闪络率换算为指定条件下雷击闪络率。
10kV配电架空线雷击闪络率计算公式如下：
PD＝NgKhDRD
PI＝NgKHKρK50KhIRI
P＝PD+PI
其中PD为直击雷闪络率，次/(100km·a)；PI为感应雷闪络率，次/(100km·a)；P为雷击闪络率，次/(100km·a)；RD为典型条件下雷电直击导线引起线路绝缘闪络的风险指标，km/100；RI为典型条件下雷击线路附近引起线路绝缘闪络的风险指标，km/100；Ng为雷电地闪密度，次/(km2·a)；KhD为直击雷下导线平均高度修正系数；KH为海拔高度修正系数；Kρ为土壤电阻率修正系数；K50为绝缘水平修正系数；KhI为感应雷下导线平均高度修正系数。
使用该方法的步骤为：
(1)收集该地区雷电地闪密度Ng；
(2)设定典型条件下直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD；
(3)设定典型条件下感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI；
(4)计算直击雷下导线平均高度修正系数KhD；
(5)计算感应雷下导线平均高度修正系数KhI；
(6)计算海拔高度修正系数KH；
(7)计算土壤电阻率修正系数Kρ；
(8)计算绝缘水平修正系数K50；
(9)计算10kV配电架空线直击雷闪络率PD、感应雷闪络率PI和雷击闪络率P。
其中：
步骤(2)中，典型条件指导线平均高度16m这1个条件，直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD在该典型条件下为13.645km/100。
步骤(3)中，典型条件指海拔高度0m、土壤电阻率100Ω·m、绝缘子50％雷电放电电压135kV、导线平均高度16m这4个条件，感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI在该典型条件下为28.098km/100。
步骤(4)中，根据导线平均高度，直击雷下导线平均高度修正系数KhD按下列公式选取：
KhD＝0.0273h+0.563
其中h为导线平均高度，m。
步骤(5)中，根据导线平均高度，感应雷下导线平均高度修正系数KhI按下列公式选取：
KhI＝0.0841h-0.3459
其中h为导线平均高度，m。
步骤(6)中，海拔高度修正系数KH按下列公式选取：
Figure BDA0003443606370000071
其中H为海拔高度，m。
步骤(7)中，参考图3所示，土壤电阻率修正系数Kρ按以下曲线选取。
步骤(8)中，参考图4所示，绝缘水平修正系数K50按以下曲线选取。
从而，获取10kV配电架空线的参数；根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。实现了10kV配电架空线直击雷闪络率、感应雷闪络率和雷击闪络率快速计算，避免了仿真建模和差分数值计算繁琐过程，提高工作效率。
可选地，所述10kV配电架空线的参数包括：
雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD、直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI。
可选地，根据所述参数，计算直击雷闪络率，包括：
根据雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD以及直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD，计算直击雷闪络率：
PD＝NgKhDRD
其中，PD为直击雷闪络率。
可选地，根据所述参数，计算感应雷闪络率，包括：
根据雷电地闪密度Ng、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI，计算感应雷闪络率：
PI＝NgKHKρK50KhIRI
其中，PI为直击雷闪络率。
可选地，根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率，包括：
将所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率相加，计算雷击闪络率：
P＝PD+PI
其中，P为雷击闪络率。
从而，获取10kV配电架空线的参数；根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。实现了10kV配电架空线直击雷闪络率、感应雷闪络率和雷击闪络率快速计算，避免了仿真建模和差分数值计算繁琐过程，提高工作效率。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种10kV配电架空线雷击闪络率计算系统500，参考图5所示，该系统500包括：
获取参数模块510，用于获取10kV配电架空线的参数；
计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块520，用于根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；
确定雷击闪络率模块530，用于根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。
可选地，所述10kV配电架空线的参数包括：
雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD、直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI。
可选地，计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块520，包括：
计算直击雷闪络率子模块，用于根据雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD以及直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD，计算直击雷闪络率：
PD＝NgKhDRD
其中，PD为直击雷闪络率。
可选地，计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，包括：
计算感应雷闪络率子模块，用于根据雷电地闪密度Ng、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI，计算感应雷闪络率：
PI＝NgKHKρK50KhIRI
其中，PI为直击雷闪络率。
可选地，确定雷击闪络率模块530，包括：
确定雷击闪络率子模块，将所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率相加，计算雷击闪络率：
P＝PD+PI
其中，P为雷击闪络率。
本发明的实施例的一种10kV配电架空线雷击闪络率计算系统500与本发明的另一个实施例的一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法100相对应，在此不再赘述。
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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种10kV配电架空线雷击闪络率计算方法，其特征在于，包括：
获取10kV配电架空线的参数；
根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；
根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述10kV配电架空线的参数包括：
雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD、直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述参数，计算直击雷闪络率，包括：
根据雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD以及直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD，计算直击雷闪络率：
PD＝NgKhDRD
其中，PD为直击雷闪络率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述参数，计算感应雷闪络率，包括：
根据雷电地闪密度Ng、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI，计算感应雷闪络率：
PI＝NgKHKρK50KhIRI
其中，PI为直击雷闪络率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率，包括：
将所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率相加，计算雷击闪络率：
P＝PD+PI
其中，P为雷击闪络率。
6.一种10kV配电架空线雷击闪络率计算系统，其特征在于，包括：
获取参数模块，用于获取10kV配电架空线的参数；
计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，用于根据所述参数，计算直击雷闪络率以及感应雷闪络率；
确定雷击闪络率模块，用于根据所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率，确定雷击闪络率。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述10kV配电架空线的参数包括：
雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD、直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，包括：
计算直击雷闪络率子模块，用于根据雷电地闪密度Ng、直击雷下导线平均高度修正系数KhD以及直击雷引起线路绝缘闪络的风险指标RD，计算直击雷闪络率：
PD＝NgKhDRD
其中，PD为直击雷闪络率。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，计算直击雷闪络率和感应雷闪络率模块，包括：
计算感应雷闪络率子模块，用于根据雷电地闪密度Ng、海拔高度修正系数KH、土壤电阻率修正系数Kρ、绝缘水平修正系数K50、感应雷下导线平均高度修正系数KhI、感应雷引起线路绝缘闪络的风险指标RI，计算感应雷闪络率：
PI＝NgKHKρK50KhIRI
其中，PI为直击雷闪络率。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，确定雷击闪络率模块，包括：
确定雷击闪络率子模块，将所述直击雷闪络率以及所述感应雷闪络率相加，计算雷击闪络率：
P＝PD+PI
其中，P为雷击闪络率。
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