專利名稱：基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸電線路防雷領(lǐng)域，且特別涉及一種基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防 雷性能三維評價方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著運行經(jīng)驗的不斷豐富和設(shè)計水平的進步，輸電線路的運行可靠性得 到較大的提高。一方面輸電系統(tǒng)的操作過電壓已被限制在較低的水平，極少發(fā)生因操作過 電壓導(dǎo)致線路閃絡(luò)的故障；另一方面，近幾年外絕緣工作方面取得了較好的成績，污閃治理 工作大幅推進，線路交流耐壓水平得到穩(wěn)步提升，在這樣的情況下，雷電過電壓引起的閃絡(luò) 跳閘逐漸上升成為影響輸電線路可靠運行的主要原因。經(jīng)過多年的統(tǒng)計，電力行業(yè)標準(DL/T 620-1997)和其他大量的文獻都對輸電線 路防雷問題有較為全面的闡述，并形成了基于假說、數(shù)學(xué)模型和經(jīng)驗公式計算輸電線路跳 閘概率的方法，此類方法的流程已經(jīng)被廣為接受，并成為行業(yè)內(nèi)評價輸電線路防雷性能的 基本思路。從輸電線路防雷的角度看，雷擊線路的過程有三個較為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，第一是空中雷 電發(fā)展的最后階段，這一階段決定了雷電是否會擊中線路或桿塔，以及擊中的部位；第二是 雷電擊中輸電線路后，會在在導(dǎo)線、桿塔上出現(xiàn)一系列的電磁暫態(tài)過程，工程上通常將這一 過程看成是雷電流注入線路后在線路和桿塔上形成波過程；第三是線路上存在波過程后會 使桿塔、導(dǎo)線上出現(xiàn)瞬時的過電壓，在雷電流作用下可能會造成絕緣擊穿，引起線路跳閘。 輸電線路所能經(jīng)受雷電能力就成為防雷性能。對于輸電線路而言，按照雷擊部位可以將線路雷擊的跳閘原因劃分成兩種情況， 一種是雷電擊中避雷線使桿塔電位升高導(dǎo)致線路跳間，通常將這種雷擊稱為反擊；另一種 情況是雷電直接擊中導(dǎo)線使導(dǎo)線電位升高導(dǎo)致線路跳閘，這種情況通常稱為繞擊，由于這 兩種情況差別較大，因此進行防雷性能評價時應(yīng)當(dāng)加以區(qū)分。實際上不同地域的輸電線路遭受雷擊的可能性并不相同，傳統(tǒng)的雷電地域分布采 用雷電日(雷暴日)的概念，即當(dāng)某地某日存在可聽雷聲時就認為當(dāng)天為一個雷電日，根據(jù) 年平均雷電日的多少將各個地區(qū)劃分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)和強雷區(qū)，目前我國大多數(shù) 行業(yè)還在沿用這種統(tǒng)計方法作為指導(dǎo)生產(chǎn)的基本依據(jù)。但是實際應(yīng)用中，所有可聽雷聲中 云間雷和地面落雷之間是有一定比例的，而對于電網(wǎng)防雷的問題，地面落雷密度才是更重 要的參數(shù)，而雷電日數(shù)據(jù)對此并未加以區(qū)分。為了直接獲得地面落雷密度數(shù)據(jù)，包括我國在 內(nèi)的多個國家已經(jīng)建立了遍及全國的雷電定位系統(tǒng)，對地面落雷密度進行統(tǒng)計就能夠得到 各個地域的落雷密度，因而可以較好指導(dǎo)輸電線路的防雷實際應(yīng)用領(lǐng)域中，已經(jīng)有多種提高輸電線路防雷性能的方法，雖然這些方法能夠 起到很好的作用，但是由于經(jīng)濟代價較高，大規(guī)模和普遍的使用會造成嚴重浪費，極不經(jīng) 濟。電力行業(yè)需要將有限的資源應(yīng)用到效益明顯的區(qū)域，以達到投資利益最大化的目的，這 就需要有一套優(yōu)化、可行的輸電線路防雷性能評價方法，用以指導(dǎo)具體工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其能夠較 為準確的進行輸電線路防雷性能評價，能夠滿足電網(wǎng)企業(yè)對不同電壓等級線路進行防雷改 造的需求。為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維 評價方法，包括下列步驟進行地面落雷密度統(tǒng)計；進行輸電線路的防雷性能計算；進行線路改造的投資經(jīng)濟性分析；將各區(qū)段的落雷密度、防雷性能和不同線路改造的投資情況結(jié)合起來，進行改造 優(yōu)先級排序，最終形成輸電線路防雷改造的策略。進一步的，所述地面落雷密度統(tǒng)計采用多種尺度的地雷網(wǎng)格對地面落雷密度進行 統(tǒng)計，并按照指數(shù)分布對落雷密度進行分級，以獲得輸電線路不同區(qū)段的落雷情況。進一步的，所述輸電線路的防雷性能計算同時采用多種防雷性能評價方法對輸電 線路的防雷性能進行評價，評價結(jié)果為線路雷擊跳閘概率。進一步的，所述多種防雷性能評價方法包括但不限于幾何擊距、電磁場仿真、雷擊 事件統(tǒng)計方法。進一步的，所述輸電線路的防雷性能計算針對反擊跳閘和繞擊跳閘兩種雷擊形式 進行分別分析，給出不同的線路雷擊跳閘概率值。進一步的，所述線路改造的技術(shù)手段包括但不限于加裝避雷線、采用絕緣橫擔(dān)、 調(diào)整避雷線保護角、采用磁棒式絕緣子、加裝側(cè)向避雷針、采用招弧腳，加裝耦合地線，降低 接地電阻。本發(fā)明提出的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，成本較低， 并且能夠較為準確的進行輸電線路防雷性能評價，能夠滿足電網(wǎng)企業(yè)對不同電壓等級線路 進行防雷改造的需求。


圖1所示為本發(fā)明較佳實施例的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評 價方法流程圖。圖2所示為本發(fā)明較佳實施例的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評 價方法示意圖。
具體實施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。請參考圖1，圖1所示為本發(fā)明較佳實施例的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法流程圖。本發(fā)明提出一種基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評 價方法，包括下列步驟步驟SlOO 進行地面落雷密度統(tǒng)計；步驟S200 進行輸電線路的防雷性能計算；
步驟S300 進行線路改造的投資經(jīng)濟性分析；
步驟S400 將各區(qū)段的落雷密度、防雷性能和不同線路改造的投資情況結(jié)合起 來，進行改造優(yōu)先級排序，最終形成輸電線路防雷改造的策略。本方法的基本要素包括以下三個部分1)地面落雷密度的多年統(tǒng)計方法；地面落雷密度的統(tǒng)計有多種方案，本發(fā)明強調(diào)采用多種尺度的地雷網(wǎng)格對地面落 雷密度進行統(tǒng)計，并按照指數(shù)分布對落雷密度進行分級，以獲得輸電線路不同區(qū)段的落雷 情況。2)輸電線路的防雷性能計算輸電線路的防雷性能有多種方法，不同的方法有不同側(cè)重，這對防雷性能評價的 結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響，本發(fā)明強調(diào)兩點A.同時多種防雷性能評價方法(包括但不限于幾何擊距、電磁場仿真、雷擊事件 統(tǒng)計等方法)對輸電線路的防雷性能進行評價，評價結(jié)果為線路雷擊跳閘概率。B.針對反擊跳閘和繞擊跳閘兩種雷擊形式進行分別分析，給出不同的概率值。3)投資經(jīng)濟性分析提高輸電線路防雷性能的方法較多，針對不同電壓等級的輸電線路又有差別。本 發(fā)明強調(diào)針對不同電壓等級、不同技術(shù)手段(包括但不限于加裝避雷線、采用絕緣橫擔(dān)、 調(diào)整避雷線保護角、采用磁棒式絕緣子、加裝側(cè)向避雷針、采用招弧腳等，加裝耦合地線，降 低接地電阻)，分析跳閘率降低效果和改造費用的分析。本發(fā)明的評價方法可以劃分為三個步驟，地面落雷密度統(tǒng)計、輸電線路防雷性能 評估和改造方法技術(shù)經(jīng)濟分析。首先應(yīng)當(dāng)統(tǒng)計地面落雷密度，按落雷密度等級將輸電線路 劃分為不同等級的區(qū)段；接著，對每個區(qū)段的典型塔型的防雷性能進行分析，得到每個區(qū)段 在所在地理區(qū)域內(nèi)的防雷性能；然后，針對防雷性能的結(jié)果提出幾種相適應(yīng)改造措施；最 后將各區(qū)段的落雷密度、防雷性能和不同措施的投資情況結(jié)合起來進行，進行改造優(yōu)先級 排序，最終形成輸電線路防雷改造的策略。其結(jié)果形式可以用圖2進行示意，圖2所示為本 發(fā)明較佳實施例的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法示意圖。對于落雷 密度較大，線路改造后防雷性能有大幅提高并且線路改造投資較小的區(qū)段應(yīng)優(yōu)先改造；對 于落雷密度較大，線路改造投資較小但線路改造后防雷性能提高較小的區(qū)段應(yīng)設(shè)為次優(yōu)先 改造；對于落雷密度較大，線路改造后防雷性能有大幅提高但線路改造投資較大的區(qū)段應(yīng) 在資金充裕時優(yōu)先改造；對于落雷密度較大，但線路改造后防雷性能提高較小并且線路改 造投資較大的區(qū)段應(yīng)在資金充裕時次優(yōu)先改造；對于落雷密度較小，線路改造后防雷性能 提高較小并且線路改造投資較大的區(qū)段則暫時不宜改造。本發(fā)明的各個要素和實現(xiàn)步驟的是一個有機的整體，各要素的內(nèi)容結(jié)合起來后實 現(xiàn)了一個創(chuàng)新性的輸電線路防雷性能評價方法，能夠滿足電網(wǎng)企業(yè)對不同電壓等級線路進 行防雷改造的需求。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因 此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
一種基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其特征在于，包括下列步驟進行地面落雷密度統(tǒng)計；進行輸電線路的防雷性能計算；進行線路改造的投資經(jīng)濟性分析；將各區(qū)段的落雷密度、防雷性能和不同線路改造的投資情況結(jié)合起來，進行改造優(yōu)先級排序，最終形成輸電線路防雷改造的策略。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其特 征在于，所述地面落雷密度統(tǒng)計采用多種尺度的地雷網(wǎng)格對地面落雷密度進行統(tǒng)計，并按 照指數(shù)分布對落雷密度進行分級，以獲得輸電線路不同區(qū)段的落雷情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其特 征在于，所述輸電線路的防雷性能計算同時采用多種防雷性能評價方法對輸電線路的防雷 性能進行評價，評價結(jié)果為線路雷擊跳閘概率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其特 征在于，所述多種防雷性能評價方法包括但不限于幾何擊距、電磁場仿真、雷擊事件統(tǒng)計方 法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其特 征在于，所述輸電線路的防雷性能計算針對反擊跳間和繞擊跳間兩種雷擊形式進行分別分 析，給出不同的線路雷擊跳閘概率值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其特 征在于，所述線路改造的技術(shù)手段包括但不限于加裝避雷線、采用絕緣橫擔(dān)、調(diào)整避雷線 保護角、采用磁棒式絕緣子、加裝側(cè)向避雷針、采用招弧腳，加裝耦合地線，降低接地電阻。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，包括下列步驟進行地面落雷密度統(tǒng)計；進行輸電線路的防雷性能計算；進行線路改造的投資經(jīng)濟性分析；將各區(qū)段的落雷密度、防雷性能和不同線路改造的投資情況結(jié)合起來，進行改造優(yōu)先級排序，最終形成輸電線路防雷改造的策略。本發(fā)明提出的基于落雷密度統(tǒng)計的輸電線路防雷性能三維評價方法，其能夠較為準確的進行輸電線路防雷性能評價，能夠滿足電網(wǎng)企業(yè)對不同電壓等級線路進行防雷改造的需求。
文檔編號G01R31/00GK101988940SQ20091005612
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者趙文彬, 錢之銀, 顧承昱 申請人:華東電力試驗研究院有限公司