結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法
【專利摘要】本發明公開了一種結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，包括以下步驟：獲取線路走廊雷電特征參數、線路特征參數及歷史雷擊故障信息；按照線路走廊各區段地閃密度，計算各區段實際地閃密度下桿塔反擊跳閘率Pf和繞擊跳閘率Pr；將輸電線路運行規范中對雷擊跳閘率的考核指標折算至線路平均地閃密度下，得到實際雷擊跳閘率考核指標S；參照歷史雷擊故障信息，將S按照反擊跳閘和繞擊跳閘發生的比例分為Sf、Sr，按照Sf和Sr的值劃分風險等級標準；比較Pf、Pr和風險等級區間，確定每基桿塔的反擊和繞擊跳閘風險等級。本發明的方法可以準確地指導反擊和繞擊風險等級標準的劃分，評估出線路整體的防雷性能。
【專利說明】結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電網防雷領域，特別是基于分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，其適用于電力系統高壓、超高壓及特高壓架空輸電線路防雷性能評估與防雷改造。
【背景技術】
[0002]輸電線路防雷設計對輸電線路的安全性和經濟性至關重要，因此需要對輸電線路進行防雷評估。其中，雷電流、雷擊故障特征與雷擊故障點定位是輸電線路防雷設計中的重要參考依據，雷電流數值的準確取值，雷擊故障類型的準確判斷與雷擊故障點的準確定位有助于更為科學地評估高壓架空輸電線路的防雷性能。
[0003]雷電流、雷擊故障特征與雷擊故障點定位對于輸電線路防雷性能評估的重要性在于:一、由于現有雷電流基礎參數匱乏，導致電網防雷設計及施工缺乏基礎性依據，只能借鑒國外相關數據或歷史運行經驗進行我國電網防雷設計及施工，而雷電流參數分布具有很強的地域性特征，所以僅靠借鑒國外相關數據或歷史運行經驗，在一定程度上容易造成電網防雷裝置設計盲目性，導致輸電線路雷擊跳閘率居高不下；二、輸電線路雷擊跳閘后，目前在判別雷擊故障類型時基本采用運行經驗判斷，不僅工作量大，且存在較大的誤判的可能性，而反擊防護措施及繞擊防護措施有著很大差異；三、以往在進行輸電線路故障定位時，通常設置固定的波速值，而實際波速往往又是變化的，因此造成波速誤差，影響了故障定位精度。因此，基于雷電流監測數據進行雷擊事故識別和雷擊性質判別、定位雷擊故障點、總結輸電線路雷擊故障特點，對開展雷擊分析和采取合適的防雷措施具有重要意義。
[0004]針對雷電流、雷擊故障特征與雷擊故障點定位等基礎參數對于防雷性能評估的影響，中國專利文獻公開的《基于雷電參數統計的輸電線路防雷性能評估方法》(專利號200810048399.5)，該方法利用基于雷電定位系統在雷電流幅值的分布和地面落雷密度方面所積累了大量數據進行防雷性能評估。完全基于雷電定位系統獲取的數據進行防雷性能評估，對雷擊故障類型、繞擊風險來源缺乏細致的考慮，對電壓等級高的輸電線路來說，通常繞擊跳閘比反擊跳閘更多，對繞擊風險來源需細致分析。采用分布式雷電流檢測即為彌補其中不足。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題，就是提供結合分布式雷電流監測數據、雷電定位系統數據和線路桿塔運行數據的輸電線路防雷性能評估方法。評估結果為開展雷擊分析和采取合適的防雷措施具提供參考依據。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供一種基于分布式雷電流監測裝置的輸電線路防雷性能評估方法。所述方法從雷電定位系統獲取線路地閃密度、雷電流概率分布參數，從線路運維部門獲取桿塔結構和運行配置參數及地形地貌參數，這些參數將用于逐基桿塔計算反擊和繞擊跳閘率；從分布式雷電流監測裝置獲取歷史雷擊故障桿塔信息、雷擊類型和雷擊故障位置數據，用于分析線路繞擊和反擊風險比例及繞擊風險來源。[0007]結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0008](I)獲取線路走廊雷電特征參數、線路特征參數及歷史雷擊故障信息；
[0009](2)按照線路走廊各區段地閃密度，計算各區段實際地閃密度下桿塔反擊跳閘率Pf和繞擊跳閘率Pr ;將輸電線路運行規范中對雷擊跳閘率的考核指標折算至線路平均地閃密度下，得到實際雷擊跳閘率考核指標S ;同時，參照歷史雷擊故障信息，將S按照反擊跳閘和繞擊跳閘發生的比例分為Sf、Sr，按照Sf和Sr的值劃分風險等級標準，根據雷擊故障定位信息分析桿塔繞擊風險來源；
[0010](3)比較反擊跳閘率Pf、繞擊跳閘率Pr和風險等級區間，確定每基桿塔的反擊和繞擊跳閘風險等級；結合所有桿塔的繞擊和反擊跳閘風險等級，評估出線路整體的防雷性倉泛。
[0011]由分布式雷電流監測裝置獲取各基桿塔雷擊故障的雷電流數據、雷擊故障類型與雷擊故障點準確位置，得出反擊跳閘和繞擊跳閘故障比例，計算繞擊故障點到塔頭的距離。
[0012]設繞擊故障點到塔頭的距離X，對于未發生過繞擊跳閘的桿塔，X的值通過全檔距繞擊跳閘計算中加權平均來計算；記桿塔大號和小號側平均檔距為L，若X < L/4，則判斷繞擊跳閘風險集中于塔頭，否則判斷繞擊跳閘風險集中于檔距中央。
[0013]根據得到的反擊跳閘和繞擊跳閘發生的比例Sf、Sr，劃分出四級繞擊跳閘率和反擊跳閘率標準區間，判斷每基桿塔的繞擊跳閘率Pr和反擊跳閘率Pf落入的標準區間，得到相應的繞擊和反擊跳閘風險等級；
[0014]繞擊跳閘率標準區間為[O,Sr*0.5)、[Sr*0.5，Sr*1.0)、[Sr*l.0, Sr*1.5)、[Sr*l.5,°ο )四級，分別對應的風險等級為A、B、C、D ;
[0015]反擊跳閘率標準區間為[O,Sf*0.5)、[Sf*0.5，Sf*l.0)、[Sf*l.0，Sf*l.5)、[Sf*l.5,°o )四級，分別對應的風險等級為A、B、C、D。
[0016]由分布式雷電流監測裝置獲取各基桿塔雷擊故障的雷電流數據、雷擊故障類型與雷擊故障點準確位置。
[0017]線路繞擊和反擊跳閘發生的比例來自分布式雷電流監測裝置的準確統計，而不是運行經驗的普遍平均，體現線路的差異性特點。
[0018]通過分布式雷電流監測裝置的故障定位確定發生繞擊跳閘的繞擊風險來源。
[0019]本發明所達到的有益效果:
[0020]本發明所述方法不僅使用了雷電定位系統的數據，還使用了雷電流監測裝置的數據，準確地指導反擊和繞擊風險等級標準的劃分，評估出線路整體的防雷性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021 ] 圖1、本發明的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面，結合附圖對本發明的實施例作進一步的描述。
[0023]本發明利用到的分布式雷電流監測裝置為采購的現有產品(申請了 2項專利，申請號為20、20)，可以獲取本方法需要的有關雷電流數據，將該裝置在線路全線每15?20公里安裝一個作為監測點，裝置對線路電流采樣測量獲取故障相電流的暫態波形，準確簡明地獲取雷電流數據，辨別出故障類型并定位雷擊故障點。如圖1所示，本發明的方法的步驟包括:
[0024](I)獲取和統計基本信息
[0025]將線路劃分區段，從雷電定位系統獲取各區段地閃密度值Nj (下標j表示區段序號)、雷電流幅值概率分布函數；從運維單位獲取各基桿塔結構特征和絕緣配置參數、地形地貌；從分布式雷電流監測裝置獲得歷史雷擊故障的雷擊類型數據，得出反擊和繞擊故障比例，統計繞擊故障點到塔頭的距離；
[0026](2)計算跳閘率和劃分風險等級標準
[0027]反擊和繞擊的雷擊分析計算已有多種成熟的理論方法，本實施例中推薦使用程序仿真法進行反擊跳閘計算、使用電氣幾何模型進行繞擊跳閘計算。反擊跳閘率Pf和繞擊跳閘率Pr均使用桿塔所在區段的地閃密度，地面傾角、雷電流幅值概率分布、檔距、絕緣水平等必要參數則均來自第(I)步。
[0028]參照《I 10 (66) kV?500kV架空輸電線路管理規范》中相應電壓等級線路雷擊跳閘率的考核標準，折算至線路平均地閃密度下，記為S。將S按照第(I)步中反擊和繞擊故障比例分割為Sf、Sr，反擊和繞擊跳閘風險等級劃分標準見表I。
[0029]根據第(I)步中繞擊故障點到塔頭的距離X，對于未發生過繞擊跳閘的桿塔，X的值通過全檔距繞擊跳閘計算中加權平均來計算。記桿塔大號和小號側平均檔距為L，若X ( L/4，則判斷繞擊跳閘風險集中于塔頭，否則判斷繞擊跳閘風險集中于檔距中央。
[0030]表I反擊和繞擊跳閘風險等級劃分標準
[0031]
繞擊跳鬧率
[O, Sr*0.5)[Sr*0.5，Sr*1.0) [Sr* 1.0，Sr*1.5) [Sr*1.5，oo)
標準區間
風險等級 ABCD
反擊跳闡率
[O, SP0.5)[SP0.5, SP1.0) [SP1.0, SPl 5) [Sm.5, χ)
標準區間
風險等級 ABCD
[0032](3)評估桿塔繞擊和反擊跳閘風險
[0033]判斷每基桿塔的Pr和Pf落入表I中列舉的區間，得到相應的繞擊和反擊跳閘風險等級。風險等級由A到D表明桿塔防繞擊能力或反擊能力由強到弱。繞擊跳閘風險等級處于A和B級表明桿塔防繞擊能力較強，C和D級則說明繞擊防雷性能不理想。同理，反擊跳閘風險等級的說明亦如此。結合所有桿塔的繞擊和反擊跳閘風險等級統計，可以評估出線路整體的防雷性能。
[0034]線路防雷性能評估結果和第(2)步中統計的繞擊跳閘風險來源，可用于指導雷擊分析和防雷改造，以提高線路的防雷性能。
【權利要求】
1.結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)獲取線路走廊雷電特征參數、線路特征參數及歷史雷擊故障信息； (2)按照線路走廊各區段地閃密度，計算各區段實際地閃密度下桿塔反擊跳閘率Pf和繞擊跳閘率Pr ;將輸電線路運行規范中對雷擊跳閘率的考核指標折算至線路平均地閃密度下，得到實際雷擊跳閘率考核指標S ;同時，參照歷史雷擊故障信息，將S按照反擊跳閘和繞擊跳閘發生的比例分為Sf、Sr，按照Sf和Sr的值劃分風險等級標準，根據雷擊故障定位信息分析桿塔繞擊風險來源； (3)比較反擊跳閘率Pf、繞擊跳閘率Pr和風險等級區間，確定每基桿塔的反擊和繞擊跳閘風險等級；結合所有桿塔的繞擊和反擊跳閘風險等級，評估出線路整體的防雷性能。
2.根據權利要求1所述的結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，其特征在于:由分布式雷電流監測裝置獲取各基桿塔雷擊故障的雷電流數據、雷擊故障類型與雷擊故障點準確位置，得出反擊跳閘和繞擊跳閘故障比例，計算繞擊故障點到塔頭的距離。
3.根據權利要求2所述的結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，其特征在于:設繞擊故障點到塔頭的距離A對于未發生過繞擊跳閘的桿塔，X的值通過全檔距繞擊跳閘計算中加權平均來計算；記桿塔大號和小號側平均檔距為Z，若z ( Z/4，則判斷繞擊跳閘風險集中于塔頭，否則判斷繞擊跳閘風險集中于檔距中央。
4.根據權利要求1所述的結合分布式雷電流監測的輸電線路防雷性能評估方法，其特征在于:根據得到的反擊跳閘和繞擊跳閘發生的比例Sf、Sr，劃分出四級繞擊跳閘率和反擊跳閘率標準區間，判斷每基桿塔的繞擊跳閘率Pr和反擊跳閘率Pf落入的標準區間，得到相應的繞擊和反擊跳閘風險等級； 繞擊跳閘率標準區間為[O，Sr*0.5)、[Sr*0.5，Sr*1.0)、[Sr*l.0, Sr*1.5)、[Sr*l.5，-)四級，分別對應的風險等級為A、B、C、D ; 反擊跳閘率標準區間為[O, Sf*0.5)、[Sf*0.5，Sf*l.0)、[Sf*l.0，Sf*l.5)、[Sf*l.5，-)四級，分別對應的風險等級為A、B、C、D。
【文檔編號】G01R31/00GK103884935SQ201410093881
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】馬勇, 路永玲, 劉洋, 周志成, 高嵩, 陳杰, 陳 光, 趙淳, 蘇杰, 雷夢飛 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司