一種變電站防雷保護避雷針的智能設置方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電網規劃設計防雷計算技術領域，特別是設及一種變電站防雷保護避 雷針的智能設置方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著我國電力事業的發展，對變電站智能化要求不斷提高。智能變電站采 用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，W全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享 標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根 據需要根持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能，實現與相 鄰變電站、電網調度等互動。
[0003] 智能設備越是先進，巧片的集成度就越高，電路就越復雜，工作電壓越低，對環境 穩定性的要求也越高。雷擊事件由于其極高的電壓幅值和不可預測性，極大地威脅智能變 電站的運行安全。因此，在智能變電站中，為保護建筑物及設備安全，提高其供電可靠性，優 化防雷保護設計方案，加強防雷保護安全措施，最大程度地減少雷擊事故的發生，有著極其 重要的意義。
[0004] 當前變電站的防雷保護有W下幾種方法，裝設避雷針保護整個變配電站建筑物W 免使其直接受到雷擊；裝設架空避雷線及其它避雷裝置作為變電站進線段的防雷保護；裝 設閥型避雷器對沿線路侵入變電所的雷電波進行防護；低壓側裝設避雷器。通常避雷針的 設置要在站區內選擇合理的位置。目前常用的防雷保護計算方法有手算算法和計算機算 法，但是手算算法耗時費力，精度有限；計算機算法大多集成在較大軟件中，購買成本較高。

【發明內容】

[0005] 為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種變電站防雷保護避雷針的智能設 置方法。
[0006] 為了達到上述目的，本發明提供的變電站防雷保護避雷針的智能設置方法包括按 順序進行的下列步驟：
[0007] 步驟1)建立展示界面；建立能夠兼容CAD和=維展示的界面；
[000引步驟2)建立數據庫；建立防雷計算輸入輸出及中間結果數據庫，依據防雷保護計 算設及的參數及輸入輸出結果，逐個建立數據庫的流動計算數據表，即輸入、輸出及相關中 間結果表，并保證每次開始新一輪的計算時將流動計算數據表清空；
[0009] 步驟3)建立計算系統：在計算平臺上編寫關于避雷針布置計算的程序，建立避雷 針布置計算系統；包括設定輸入輸出接口及相關界面，設定算法，進行避雷針的布置計算， 計算過程中要對其布置的合理性進行校驗；
[0010] 步驟4)計算展示結果；利用上述計算系統進行避雷針防雷保護計算及計算結果 展示；在計算平臺上將計算結果形象地體現在圖紙上，并輸出防雷計算結果表，由此實現防 雷保護的=維展示功能。
[0011] 在步驟2)中，所述的數據庫為Access數據表，所有表格為.ndb格式；其中輸入表 包括；避雷針位置坐標存儲表，存儲所選擇點的橫、縱坐標；計算數據輸入表，存儲用于防 雷計算的包括被保護物高度、兩避雷針間距離在內的各種參數；輸出表，存儲包括避雷針的 保護范圍即保護半徑在內的相關結果數據；中間結果表，存儲中間計算的一些對比數據。
[0012] 在步驟3)中，所述的算法為：
[0013] 一 .單根避雷針的保護范圍：
[0014]b)避雷針在地面上的保護半徑由式（1)確定：
[00 巧]r=l.^P(1)
[0016] 式中；r-保護半徑，m;h-避雷針的高度，m;P-高度影響系數，h《30m，P= 1; 5,5 30m<h《120m，P二-；當h〉120m時，取其等于 120m;n
[0017] b)在被保護高度h,水平面上的保護半徑由式似確定：
[001引 1)當hx>0.化時，
[0019]rx=化-hx)P=haP(2)
[0020] 式中；r,-避雷針在h,水平面上的保護半徑；
[0021] hx-被保護物的高度，m;
[002引h。一避雷針的有效高度，m;
[002引 2)當h,< 0.化時，
[0024]rx= (1.化-2hx)P做
[0025] 二.兩根等高避雷針的保護范圍：
[0026]a)兩避雷針外側的保護范圍應按單根避雷針的計算方法確定；
[0027]b)兩避雷針間的保護范圍應按通過兩避雷針頂點及保護范圍上部邊緣最低點0 的圓弧確定，圓弧的半徑為R'。;〇點為假想避雷針的頂點，其高度由式（4)確定：
[0028] K-h-fp W
[0029] 式中；ho-兩避雷針間保護范圍上部邊緣最低點高度，m ;
[0030]D-兩避雷針間的距離，m ;
[0031] 兩避雷針間hx水平面上保護范圍的一側最小寬度應按化/T 620-1997《交流電 氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》第9頁圖4確定；當by〉ry時，取b y= r y;
[0032] 兩避雷針間距離與針高之比DA不宜大于5 ;
[0033]S.多根等高避雷針的保護范圍：
[0034] a)=根等高避雷針所形成的=角形的外側保護范圍應分別按兩根等高避雷針的 計算方法確定；如在S角形內被保護物最大高度hx水平面上，各相鄰避雷針間保護范圍的 一側最小寬度bx> 0時，則全部面積受到保護；
[0035]b)四根及W上等高避雷針所形成的四角形或多角形，可先將其分成兩個或數個= 角形，然后分別按S根等高避雷針的方法計算；如各邊的保護范圍一側最小寬度bx>0時， 則全部面積即受到保護；
[0036] 四.不等高避雷針的保護范圍：
[0037] a)兩根不等高避雷針外側的保護范圍應分別按單根避雷針的計算方法確定；
[003引b)兩根不等高避雷針間的保護范圍應按單根避雷針的計算方法，先確定較高避雷 針的保護范圍，然后由較低避雷針的頂點做水平線與較高避雷針的保護范圍相交于一點， 取交點作為等效避雷針的頂點，再按兩根等高避雷針的計算方法確定較低避雷針和等效避 雷針間的保護范圍；通過較低避雷針和等效避雷針頂點及保護范圍上部邊緣最低點的圓 弧，其弓高應按式妨計算：
[國 / =f(5)
[0040] 式中；f-圓弧的弓高，m ;
[0041] D'-較低避雷針和等效避雷針間的距離，m;
[0042] C)對多根不等高避雷針所形成的多角形，各相鄰兩避雷針的外側保護范圍按兩根 不等高避雷針的計算方法確定；S根不等高避雷針，如在S角形內被保護物最大高度hx水 平面上，各相鄰避雷針間保護范圍的一側最小寬度bx> 0時，則全部面積受到保護；四根及 W上不等高避雷針所形成的多角形，其內側保護范圍可按照等高避雷針的方法確定；
[0043]五.山地和坡地上的避雷針的保護范圍按式（1)~（3)的計算結果和依化/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》確定的bx乘W系數0. 75求得；式巧） 可修改為/=^1 、，
[0044] 六.相互靠近的避雷針的聯合保護范圍按下列方法確定：
[0045] 避雷針外側保護范圍分別按單避雷針的保護范圍確定，內側首先將不等高避雷針 劃為等局避雷針，然后將等局避雷針視為等局避雷線計算其保護范圍。
[0046] 本發明提供的變電站防雷保護避雷針的智能設置方法的效果：
[0047] 本發明采用了形象的CAD界面和靈活的輸入輸出接口交互式結構，設計人員根據 圖紙的布局可W靈活確定避雷針的設置位置，不需手動計算即可由算法自動計算避雷針設 置方案，并能夠自動輸出防雷計算結果表，對計算結果加W=維展示，具有準確、高效、靈 活、形象的特點。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發明提供的變電站防雷保護避雷針的智能設置方法中避雷針防雷保護 計算的流程圖。
【具體實施方式】
[0049]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的變電站防雷保護避雷針的智能設置 方法進行詳細說明。
[0化0] 本發明提供的變電站防雷保護避雷針的智能設置方法包括按順序執行的下列步 驟：
[0化1]步驟1)建立展示界面；建立能夠兼容CAD和=維展示的界面，當前的圖形處理工 具、軟件有很多，選擇一種能夠兼容CAD和=維展示的軟件界面，可W借助編程來實現界面 的特異化；
[0052] 步驟2)建立數據庫；建立防雷計算輸入輸出及中間結果數據庫，依據防雷保護計 算設及的參數及輸入輸出結果，逐個建立數據庫的流動計算數據表，即輸入輸出及相關中 間結果表，并保證每次開始新一輪的計算時將流動計算數據表清空；
[0053] 步驟3)建立計算系統：在計算平臺上編寫關于避雷針布置計算的程序，建立避雷 針布置計算系統；包括設定輸入輸出接口及相關界面，設定算法，進行避雷針的布置計算， 計算過程中要對其布置的合理性進行校驗；
[0054] 步驟4)計算展示結果；利用上述計算系統進行避雷針防雷保護計算及計算結果 展示；在計算平臺上將計算結果形象地體現在圖紙上，并輸出防雷計算結果表，由此實現防 雷保護的=維展示功能。
[0055] 在步驟1)中，所述的展示界面為互動界面，最上層設置為菜單欄，下面放置工具 欄，整體界面中間為顯示欄，下方為命令欄，整體功能布局可W充分利用本體的CAD功能， 并且整個界面能夠與用戶自由交互。
[0化6] 在步驟2)中，所述的數據庫為Access數據表，所有表格為.ndb格式，該樣能夠與 當前的各種計算機語言交互，且能夠實現大數據量的存儲和轉換，其中輸入表包括；避雷針 位置坐標存儲表，存儲所選擇點的橫、縱坐標，命名為GIS_IN_DATA.MDB;計算數據輸入表， 命名為JS_IN_DATA.MDB，存儲用于防雷計算的各種參數，如被保護物高度、兩避雷針間距 離；輸出表，命名為JG_OUT_DATA，存儲相關結果數據，如避雷針的保護范圍（即保護半徑）； 中間結果表，命名為ZHJ_OUT_DATA.MDB，存儲中間計算的一些對比數據，可直接將計算結果 與該中間對比數據進行對比，W判斷計算結果的正確性，從而決定是否在輸出表中輸出結 果。W上表格中能夠同時含有一次計算中幾個避雷針的數據。在每開始新一輪的計算之前， 要對W上所有表格進行清空。
[0化7] 在步驟3)中，所述的算法為：
[0化引 1、單根避雷針的保護范圍：
[0化9]C)避雷針在地面上的保護半徑由式（1)確定：
[0060] r= 1.化P(1)
[0061] 式中；r-保護半徑，m;h-避雷針的高度，m;P-高度影響系數，h《30m，P= 1 ; 30m<h《120m，P=竿；當h〉120m時，取其等于 120m。h
[0062] b)在被保護高度h冰平面上的保護半徑由式似確定：
[0063] 1)當 0.化時，
[0064] rx=化-hx)P=haP(2)
[00化]式中；r,-避雷針在hx水平面上的保護半徑；
[0066] hx-被保護物的高度，m;
[0067] h。一避雷針的有效高度，m。
[0068] 2)當h