專利名稱：：利用電網(wǎng)雷害分布進行輸電線路防雷配置的方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及輸電線路的防雷技術(shù)，具體地說是利用雷害分布進行輸電線路防雷配置的方法。
背景技術(shù)：
：防雷配置是為使架空線路能有效地應對雷擊侵害而采取的必要防護措施和技術(shù)手段。現(xiàn)有的輸電線路的防雷配置主要是遵照現(xiàn)行電力行業(yè)規(guī)程《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620-1997)推薦的方法，即依照氣象部門長期人工記錄的雷電日定義的雷電活動強弱分區(qū)，結(jié)合輸電線路的絕緣結(jié)構(gòu)，確定其防雷配置，就具體措施而言，防反擊閃絡是采用降低桿塔接地電阻或增強線路絕緣，防繞擊閃絡則采用減小避雷線保護角。工程試驗結(jié)果證明，該方法存在明顯的不足之處是"雷電日"本身不能完全表征雷電活動特征，即一個雷電日無法完全表示具體雷電出現(xiàn)的頻次，因而其指導作用很有限；近年來逐漸采用表征雷電分布的地閃密度(fl/km2/a)來替代雷電日，申請人在研究中發(fā)現(xiàn)，因電網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)特征以及所代表的絕緣特性，并非全部雷電都可能引起高壓架空輸電線路的閃絡，而只是部分被稱為危險的雷電才能造成高壓架空輸電線路的閃絡；這部分對龜網(wǎng)有危害的雷電的實際分布并不等同于地閃密度分布；上述兩種方法都不能正確地表示出輸電線路可能出現(xiàn)的"反擊"和"繞擊"兩類雷害事故，即不能判斷出因避雷線屏蔽失效時發(fā)生的"繞擊閃絡"和雷擊避雷線或塔頂引起的"反擊閃絡"所對應的區(qū)域和發(fā)生雷害的概率，并且無法對應兩種雷害特征配置相應的輸電線路所需的防雷措施，以致造成防雷措施的性價比一直很低的現(xiàn)狀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，進行改進，提出利用電網(wǎng)雷害分布進行輸電線路防雷配置的方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，采用計算機對雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，建立數(shù)據(jù)庫，以地理信息系統(tǒng)(簡稱GIS)和數(shù)據(jù)庫為分析平臺，采用網(wǎng)格法統(tǒng)計雷電參數(shù)，并針對地面物體的抵御雷擊能力及其特征，設定物體雷害的危險雷電流幅值范圍，并依據(jù)該危險雷電流幅值范圍采用計算機統(tǒng)計的雷電資料，獲得相應電網(wǎng)雷害分布，其特征在于，采用輸電線路確定的運行可靠性指標以及雷擊閃絡類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定能引發(fā)雷擊閃絡的雷害分布中的臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，統(tǒng)計雷害的分級與分布，再依據(jù)雷害分級與分布，確定輸電線路防雷配置，采用的基本步據(jù)驟如下(1)首先，將雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)按時間、位置、雷電流幅值與極性、主放電與次序放電的專題屬性數(shù)據(jù)通過計算機分類存入數(shù)據(jù)庫；采用有地理信息系統(tǒng)處理功能的計算機程序在數(shù)字地圖上確定雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的對應區(qū)域，對數(shù)字地圖上的選定區(qū)域進行等面積網(wǎng)格劃分；由計算機對每個網(wǎng)格的數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計；并且使雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)被賦于雷電專題屬性和地理屬性，自動劃分的每個網(wǎng)格具有與雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)相同坐標系地理屬性；采用網(wǎng)格法統(tǒng)計出的雷電參數(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)格所在地域，設定每個網(wǎng)格為一個雷電統(tǒng)計單元;將數(shù)據(jù)庫中的專題數(shù)據(jù)按地理屬性調(diào)入對應網(wǎng)絡作為統(tǒng)計樣本，統(tǒng)計每個網(wǎng)格出現(xiàn)雷電次數(shù)；(2)根據(jù)電網(wǎng)絕緣結(jié)構(gòu)，將能引起輸電線路的絕緣子串發(fā)生閃絡的危險雷電流幅值范圍值作為判據(jù)，統(tǒng)計每個網(wǎng)格中雷電的電流幅值屬性，剔除判據(jù)之外的數(shù)據(jù)，再將各網(wǎng)格的年雷電次數(shù)除以網(wǎng)格面積，獲得電網(wǎng)雷害分布；電網(wǎng)絕緣結(jié)構(gòu)包括電網(wǎng)電壓等級、輸電線路構(gòu)架、地形因素；(3)將已發(fā)生的輸電線路雷擊閃絡事件的記錄按發(fā)生時間、位置坐標、閃絡類型、電壓等級的專題屬性進行分類，其數(shù)據(jù)存儲進計算機中的雷擊故障數(shù)據(jù)庫，將雷擊閃絡事件依次按照其專題屬性調(diào)入其對應的電網(wǎng)雷害分布的網(wǎng)格，以該網(wǎng)格為中心，對相連的網(wǎng)格進行標記，獲得電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域，按故障點性質(zhì)分成電網(wǎng)反擊歷史雷害區(qū)域、電網(wǎng)繞擊歷史雷害區(qū)域；(4)將各電壓等級的電網(wǎng)反擊雷害分布和電網(wǎng)反擊歷史雷害區(qū)域，電網(wǎng)繞擊雷害分布和電網(wǎng)繞擊歷史雷害區(qū)域用計算機計算出相應地理分布圖層，再運用地理信息系統(tǒng)分別獲得電網(wǎng)綜合反擊雷害分布圖、電網(wǎng)綜合繞擊雷害分布圖；(5)根據(jù)輸電線路防雷可靠性控制指標即跳閘次數(shù)/(百公里，40個雷電日)，和雷擊閃絡類型統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定能引發(fā)繞擊閃絡和反擊閃絡的雷害分布中的臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，統(tǒng)計雷害分布網(wǎng)格地閃密度值，分別標定超標值與未超標值；(6)統(tǒng)計雷害分布網(wǎng)格，按照反擊和繞擊的超標值和未超標值不同組合設定四個級別的雷害區(qū)，其中，具有反擊未超標值及繞擊未超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為l級雷害區(qū)，具有反擊超標值及繞擊未超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為2級雷害區(qū)，具有反擊未超標值及繞擊超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為3級雷害區(qū)，具有反擊超標值及繞擊超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為4級雷害區(qū)；(7)用上述設定的四個級別的雷害區(qū)進行輸電線路的防雷配置其中，a.對于1級雷害區(qū)，按DL/T620-1997進行常規(guī)防雷配置；b.對于2級雷害區(qū)，增強輸電線路防反擊閃絡的配置，輸電線路桿塔接地電阻值要求，110kV—500kV線路桿塔在山區(qū)的接地電阻不高于15Q，在平原地區(qū)的接地電阻不高于7Q;或者增強輸電線路的絕緣強度，要求復合絕緣子在滿足風偏和導線對地距離要求的前提下，500kV線路使用復合絕緣子的干弧距離不小于30片懸式瓷絕緣子或玻璃絕緣子的結(jié)構(gòu)長度；220kV線路使用復合絕緣子的干弧距離不宜小于14片懸式瓷絕緣子或玻璃絕緣子的結(jié)構(gòu)長度；llOkV線路使用復合絕緣子的干弧距離不小于7片懸式瓷或玻璃絕緣子的結(jié)構(gòu)長度；要求瓷、玻璃絕緣子選用片數(shù)500kV選30至32片；220kV選15片；110kV選9片；c.對于3級雷害區(qū)，增強輸電線路防繞擊閃絡的配置，減小避雷線保護角，新建110kV500kV線路應全線架設雙根架空地線，500kV和220kV應采用負角保護，110kV線路保護角應采用10°以下；d.對于4級雷害區(qū)，要同時增強輸電線路防反擊閃絡和饒擊閃絡配置，聯(lián)合采用2、3級雷害區(qū)的防雷配置。本發(fā)明的優(yōu)點是，采用本發(fā)明能判斷出因輸電線路"繞擊閃絡"和"反擊閃絡"對應的區(qū)域和概率，并對應兩種雷害特征，能做到有效地配置相應的輸電線路防雷措施，提高性價比。本發(fā)明的實現(xiàn)方法簡單、明了，具有很好的操作性和實用性。圖1、本發(fā)明的原理框圖。具體實施方式下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖l所示，本發(fā)明以雷電定位系統(tǒng)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為統(tǒng)計樣本，使用計算機處理程序，將自動監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入到具有地理信息系統(tǒng)(簡稱GIS)處理功能的計算機中，建立數(shù)據(jù)庫，以地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫為分析平臺，采用網(wǎng)格法統(tǒng)計雷電參數(shù)。針對地面物體的抵御雷擊能力及其特征，設定物體雷害的危險雷電流幅值范圍，再依據(jù)此范圍，采用計算機統(tǒng)計處理的雷電資料，獲得相應電網(wǎng)雷害分布，采用輸電線路確定的運行可靠性指標以及雷擊閃絡類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定能引發(fā)雷擊閃絡的雷害分布中的臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，統(tǒng)計雷害的分級與分布，再依據(jù)雷害分級與分布，確定輸電線路防雷配置。結(jié)合各電壓等級電網(wǎng)繞擊特征電流、反擊特征電流，建立危險電流數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，采用網(wǎng)格法確定所需的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，對分析結(jié)果采用雷擊事故記錄進行比較、校驗和修正。獲得相應物體的雷害分布。依據(jù)雷害分布和相應的可靠性指標確定對應雷害分布的臨界密度值，依據(jù)該密度值將電網(wǎng)雷害區(qū)域分成四級，對這四級雷害區(qū)進行針對性雷電防護措施配置。其采用如下步驟(1)將雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)按時間、位置、雷電流幅值與極性專題屬性數(shù)據(jù)通過計算機存入數(shù)據(jù)庫。采用有GIS處理功能的計算機，使用專用軟件，設定程序?qū)δ繕藢ο蟆獢?shù)字地圖上的選定區(qū)域進行等面積網(wǎng)格劃分，設定每個網(wǎng)格為一個雷電統(tǒng)計單元，將雷電數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與地理上的對應網(wǎng)格進行位置比較，將雷電數(shù)據(jù)庫中的專題數(shù)據(jù)按地理屬性調(diào)入對應網(wǎng)格作為統(tǒng)計樣本，統(tǒng)計每個網(wǎng)格中的地閃數(shù)。(2)依據(jù)電網(wǎng)絕緣裕度設定繞擊危險電流范圍值、反擊危險電流范圍值。按照該范圍進行幅值比較，將各網(wǎng)格中雷電流幅值在繞擊、反擊危險電流范圍值外的數(shù)據(jù)剔除，由余下的地閃次數(shù)除以相應網(wǎng)格面積分別得到電網(wǎng)繞擊雷害分布和電網(wǎng)反擊雷害分布。(3)同時，將電網(wǎng)歷史雷擊閃絡事故記錄按發(fā)生時間、雷擊點經(jīng)諱度坐標、閃絡類型、電壓等級的專題屬性數(shù)據(jù)存儲進計算機，建立電網(wǎng)雷擊故障數(shù)據(jù)庫。將雷擊故障數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與地理上的對應網(wǎng)格進行位置比較，依據(jù)地理信息的經(jīng)緯度坐標將繞擊故障點、反擊故障點分別調(diào)入對應的地理網(wǎng)格中，以該網(wǎng)格為中心，對相鄰網(wǎng)格進行標記，獲得電網(wǎng)繞擊歷史雷害區(qū)域、電網(wǎng)反擊歷史雷害區(qū)域；(4)聯(lián)合繞擊電網(wǎng)雷害分布和繞擊電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域得到綜合電網(wǎng)繞擊雷害分布，聯(lián)合反擊電網(wǎng)雷害分布和電網(wǎng)反擊歷史雷害區(qū)域，獲得綜合電網(wǎng)反擊雷害分布圖。(5)依據(jù)現(xiàn)有的防雷可靠性控制指標(即雷擊跳閘率，單位次/(百公里*40個雷電日))進行防雷計算，獲得對應于各電壓等級可靠性指標的電網(wǎng)雷害分布圖上的網(wǎng)格的密度值，此網(wǎng)格的危險雷電的密度值即為臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，比較網(wǎng)格的密度值，在電網(wǎng)雷害圖上，網(wǎng)格的密度值超過此臨界密度值的網(wǎng)格區(qū)域標定為超標區(qū)，網(wǎng)格的密度值不超過此臨界密度值的網(wǎng)格區(qū)域標定為不超標區(qū)。根據(jù)雷害性質(zhì)，臨界密度值分為臨界繞擊危險雷電密度值和臨界反擊危險雷電密度值，設定相定的臨界繞擊危險雷電密度值和臨界反擊危險雷電密度值作為判據(jù)，根據(jù)判據(jù)將相應的雷害區(qū)域分為繞擊超標區(qū)和繞擊不超標區(qū)，反擊超標區(qū)和反擊不超標區(qū)。(6)綜合這四個區(qū)域，將電網(wǎng)雷害分布圖上的區(qū)域進行分級，共分成四級雷害區(qū)反擊不超標區(qū)和繞擊不超標區(qū)的交集稱為1級雷害區(qū)，反擊超標區(qū)和繞擊不超標區(qū)的交集稱為2級雷害區(qū)，反擊不超標區(qū)和繞擊超標區(qū)的交集稱為3級雷害區(qū)，反擊超標區(qū)和繞擊超標區(qū)的交集稱為4級雷害區(qū)。(7)依據(jù)四級雷害區(qū)的雷害性質(zhì)，進行針對性的防雷配置，l級雷害區(qū)對應的網(wǎng)格危險雷電密度值既沒有超過對應的反擊臨界密度值(判據(jù))，也沒有超過對應的繞擊臨界密度值(判據(jù))，雷害發(fā)生嚴重程度相對較低，依據(jù)中國電力行業(yè)標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620-1997)進行常規(guī)的防雷配置；2級雷害區(qū)對應的網(wǎng)格危險雷電密度雖然沒有超過對應的繞擊臨界密度值(判據(jù))，卻超過了對應的反擊臨界密度值(判據(jù))，除了按中國電力行業(yè)規(guī)程DL/T620-1997進行常規(guī)的防雷配置外，還需加裝專門的針對反擊的防雷措施，如降低接地電阻，加強絕緣等；3級雷害區(qū)對應的網(wǎng)格危險雷電密度沒有超過對應的反擊臨界密度值，但卻超過了對應的繞擊臨界密度值，除了按中國電力行業(yè)規(guī)程DL/T620-1997進行常規(guī)的防雷配置外，還需加裝專門針對繞擊的防雷措施，如減小保護角等；4級雷害區(qū)對應的網(wǎng)格危險雷電密度值既超過了對應的反擊臨界密度值，也超過了對應的繞擊臨界密度值，為雷害相對嚴重的區(qū)域，除了按中國電力行業(yè)規(guī)程DL/T620-1997進行常規(guī)的防雷配置外，還需加裝其他防繞擊、反擊的防雷措施，并綜合運用2、3級雷區(qū)的防雷措施。用上述設定的四個級別的雷害區(qū)進行輸電線路的防雷配置具體實施如下a.對于1級雷害區(qū)，按DL/T620-1997進行常規(guī)防雷配置；b.對于2級雷害區(qū)，增強輸電線路防反擊閃絡的配置，輸電線路桿塔接地電阻值要求，110kV—500kV線路桿塔在山區(qū)的接地電阻不高于15Q，在平原地區(qū)的接地電阻不高于7Q;或者增強輸電線路的絕緣強度，要求復合絕緣子在滿足風偏和導線對地距離要求的前提下，500kV線路使用復合絕緣子的干弧距離不小于30片懸式瓷絕緣子或玻璃絕緣子的結(jié)構(gòu)長度；220kV線路使用復合絕緣子的干弧距離不宜小于14片懸式瓷絕緣子或玻璃絕緣子的結(jié)構(gòu)長度；110kV線路使用復合絕緣子的干弧距離不小于7片懸式瓷或玻璃絕緣子的結(jié)構(gòu)長度；要求瓷、玻璃絕緣子選用片數(shù)500kV選30至32片；220kV選15片；110kV選9片；c.對于3級雷害區(qū)，增強輸電線路防繞擊閃絡的配置，減小避雷線保護角，新建110kV500kV線路應全線架設雙根架空地線，500kV和220kV應采用負角保護，110kV線路保護角應采用IO。以下；d.對于4級雷害區(qū)，要同時增強輸電線路防反擊閃絡和饒擊閃絡配置，聯(lián)合采用2、3級雷害區(qū)的防雷配置。上述的電網(wǎng)雷害分布圖和判據(jù)的獲取數(shù)據(jù)處理可以在一臺計算機上進行處理，也可以在多臺計算機上通過網(wǎng)絡連接，進行數(shù)據(jù)交換處理。從而有效地為本發(fā)明獲得統(tǒng)計數(shù)據(jù)資源，做到統(tǒng)計數(shù)據(jù)資源共享。采用計算機錄入收集到的、含有地理屬性的華北電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和電網(wǎng)雷擊事故數(shù)據(jù)，使用計算機程序進行處理。其中1、電網(wǎng)雷害分布圖的確定(l)危險電流范圍的選取電網(wǎng)雷害的發(fā)生有其特有的特征，受到電網(wǎng)絕緣水平的影響，只有在某些電流幅值段的地閃才能引起雷擊事故，幅值不同的雷電流其危害程度也不同。確定危險電流范圍是確定電網(wǎng)雷害分布的前提條件，危險電流的選取是以電網(wǎng)中絕大部分輸電線路的耐雷性能前提并利用現(xiàn)有計算方法來確定的。不同電壓等級電網(wǎng)，其絕緣水平顯著不同，同一電壓等級的電網(wǎng)，其抗繞擊、反擊性能因所面臨的應用環(huán)境條件不同也會顯著不同，且從應用角度來說，針對繞擊和反擊雷電防護措施不同，所以針對不同電壓等級提出不同的繞擊危險電流范圍和反擊危險電流范圍。同時對同一電壓等級來說，塔型不同、接地電阻不同、保護角不同時危險電流的范圍也不同，危險電流范圍選取應使絕大部分輸電線路的危險電流都落在所選危險電流范圍內(nèi)。反擊危險電流的范圍(起止值)依據(jù)現(xiàn)行電力行業(yè)規(guī)程《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620-1997)求解，繞擊耐雷水平仍然依據(jù)該規(guī)程，繞擊最大臨界電流則依據(jù)電氣幾何模型確定。對500kV電網(wǎng)，假定絕緣子采用28片，U50%為2420kV，檔距為450m;臨近桿塔接地電阻為15Q，計算結(jié)果見表1所示。從計算結(jié)果可見，工頻電壓對于耐雷水平的影響是非常大的，考慮工頻電壓的影響(這是與實際相符的)情況下，耐雷水平比不考慮工頻電壓時平均下降了18%。因此，對于500kV輸電線路可以取反擊危險電流下限值134kA(標準化線路要求滿足15Q)，考慮更普遍的結(jié)果，取125kA。同理，對220kV輸電線路可以取反擊危險電流下限值75kA。表l500kV線路反擊耐雷水平的計算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按照規(guī)程法一般220kV繞擊耐雷水平為14.0kA(對應U5w為1400kV)。對表2中的兩種典型輸電線路進行繞擊臨界電流計算，結(jié)果見表3所示。對承德地區(qū)2006年6月份7次220kV電網(wǎng)雷擊跳閘事故進行分析，包含4次繞擊事故，繞擊電流計算結(jié)果見表4。綜合表3、表4，可見應用擊距法計算得到對于220kV輸電線路發(fā)生繞擊的電流值一般在15-40kA左右。進一步對山西省電網(wǎng)和河北南網(wǎng)雷電繞擊調(diào)查統(tǒng)計，繞擊電流樣本大小一般也在本研究中的繞擊危險電流范圍內(nèi)。綜合考慮下將220kV繞擊危險電流范圍取為[10kA,40kA]。同理，將500kV電網(wǎng)繞擊危險電流范圍取為[20kA,50kA]。表2兩種典型220kV輸電線路參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>9表3最大繞擊電流計算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4220kV線路繞擊電流的計算情況(實例)線路故障情況degmkA判斷<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(2)電網(wǎng)雷害分布圖的確定首先應確定反擊電網(wǎng)雷害分布和繞擊電網(wǎng)雷害分布。以上述危險電流起止值為危險電流范圍，統(tǒng)計0.2°X0.2°網(wǎng)格下各網(wǎng)格中雷電流幅值在此范圍內(nèi)的地閃數(shù)目，再除以相應的網(wǎng)格面積，得到各網(wǎng)格危險雷電密度值。統(tǒng)計各網(wǎng)格中幅值范圍在125kA及以上范圍內(nèi)的地閃密度，得到華北500kV電網(wǎng)反擊雷害分布；統(tǒng)計各網(wǎng)格中幅值范圍在20kA50kA范圍內(nèi)的地閃密度，得到華北500kV電網(wǎng)繞擊雷害分布；統(tǒng)計各網(wǎng)格中幅值在75kA及以上范圍內(nèi)的地閃密度，得到華北220kV電網(wǎng)反擊雷害分布；統(tǒng)計各網(wǎng)格中幅值在10kA40kA范圍內(nèi)的地閃密度，得到華北220kV電網(wǎng)繞擊雷害分布。再確定反擊電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域和繞擊電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域。運行經(jīng)驗是對所有措施和基礎理論的驗證和總結(jié)，是電網(wǎng)與自然相結(jié)合的具體體現(xiàn)，雷害分布在危險雷電分布的基礎上首先應考慮采用運行經(jīng)驗進行補充。以華北地區(qū)2000年2007年四年的雷擊事故記錄為基礎建立具有地理屬性的雷擊故障數(shù)據(jù)庫。華北地區(qū)20002007年500kV輸電線路共出現(xiàn)雷擊故障43次，220kV輸電線路共出現(xiàn)雷擊故障74次。將反擊故障點和繞擊故障點分別標注在華北地理電子地圖中，找到與其相交的網(wǎng)格，將該網(wǎng)格及其相鄰兩個網(wǎng)格挑選出來，形成反擊歷史電網(wǎng)雷害區(qū)域、繞擊歷史電網(wǎng)雷害區(qū)域。最后將反擊電網(wǎng)雷害分布圖和反擊歷史電網(wǎng)雷害區(qū)域、繞擊電網(wǎng)雷害分布圖和繞擊電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域分別綜合起來，形成綜合反擊電網(wǎng)雷害分布圖和綜合繞擊電網(wǎng)雷害分布圖。將這兩個電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域分別疊加在反擊電網(wǎng)雷害分布圖、繞擊電網(wǎng)雷害分布圖上，對兩圖中的歷史故障區(qū)域采用與該區(qū)域向上相鄰的屬性進行渲染。2、臨界密度值的確定(判據(jù)的選定)以華北電網(wǎng)500kV托源一回線256#桿塔和220kV潘遵一線50#桿塔為例進行計算。雷擊跳閘率的計算依據(jù)中國電力行業(yè)標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620-1997)推薦的方法，按式(1)進行。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>其中，W為雷擊跳閘率，A^為40雷電日下每百公里的年雷擊次數(shù)，M^0.28(^4力)，6為兩避雷線間的距離，力為避雷線平均高度；g為擊桿率；"為建弧率，^為超過雷擊桿塔頂部時耐雷水平的雷電流概率，^為繞擊危險電流出現(xiàn)的概率；戶。為繞擊率，對于平原線路，lgP。=^—3.9，對于山區(qū)線路，<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>定義危險雷電密度為A^，反擊危險雷電密度為A^,，繞擊危險雷電密度為W^，則<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>則反擊跳閘率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(2)繞擊跳閘率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(3)雷擊跳閘率〃根據(jù)國網(wǎng)公司設定的可靠性控制指標進行計算，國網(wǎng)公司設定500kV線路可靠性控制指標為0.14次/(百公里40個雷電日)，220kV線路可靠性控制指標為0.315次/(百公里-40個雷電日)。對于可靠性控制指標在繞擊跳閘率和反擊跳間率的分配上，依據(jù)運行經(jīng)驗進行，對500kV線路，反擊跳閘事故和繞擊跳閘事故比率分別占30%，70%,對220kV線路，反擊跳閘事故和繞擊跳閘事故比率各占50%。A.對華北電網(wǎng)500kV托源一回線256弁桿塔，臨界密度值計算桿塔參數(shù)如下ZKI型，A相高度40.66m，A相中距12.4m，雙避雷線，避雷線距離21.3m，避雷線高度49.5m。此處地面傾角10°。則可算得，避雷線平均高度h=49.5-2/3*9.167(m)率戶=0.0037。臨界反擊危險雷電密度值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(L根據(jù)256tt塔所處位置和按0.15。網(wǎng)格取26)臨界繞擊危險雷電密度值-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>從電網(wǎng)反擊雷害分布和電網(wǎng)繞擊雷害分布中査詢，發(fā)現(xiàn)此塔所處網(wǎng)格反擊危險雷電密度大于此臨界反擊危險雷電密度值，繞擊危險雷電密度也大于此臨界繞擊危險雷電密度值，所以此塔所處位置既為反擊超標區(qū)，也為繞擊超標區(qū)，即此處為4級雷害區(qū)。B.對華北電網(wǎng)220kV姜興一線54弁桿塔，臨界密度值計算桿塔參數(shù)如下Z43-L型，桿塔高度38.25m,雙避雷線，避雷線距離6m，避雷線弧垂6.9m，保護角13°。此處地形為山頂。則可算得，避雷線平均高度1!=38.25-2/3*6.9=33.65(m),繞擊率/^=0.0038。臨界反擊危險雷電密度值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(^根據(jù)此塔所處位置和按0.15°網(wǎng)格取30)臨界繞擊危險雷電密度值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>從電網(wǎng)反擊雷害分布和電網(wǎng)繞擊雷害分布中査詢，發(fā)現(xiàn)此塔所處網(wǎng)格反擊危險雷電密度大于此臨界反擊危險雷電密度值，繞擊危險雷電密度小于此臨界繞擊危險雷電密度值，所以此塔所處位置為反擊超標區(qū)，繞擊不超標區(qū)，即此處為2級雷害區(qū)。3、防雷配置方案依據(jù)上述這種對各桿塔進行臨界危險雷電密度計算，再依據(jù)電網(wǎng)雷害分布圖上相應位置的繞擊危險雷電密度和反擊危險雷電密度值與之進行比較，判斷桿塔所處的雷害區(qū)域等級，根據(jù)其雷害等級進行雷電防護措施配置的方法，華北電網(wǎng)生產(chǎn)部于2007年在沙昌雙回線等IO條500kV輸電線路和承隆一回線等15條220kV輸電線路上有針對性的裝設了防繞擊避雷針及側(cè)針共計1420套，安裝線路避雷器121支，改造接地裝置1003基，接地加接地模塊257基，加裝連續(xù)接地體166km。權(quán)利要求1.利用雷害分布進行輸電線路防雷配置的方法，采用計算機對雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，建立數(shù)據(jù)庫，以地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫為分析平臺，采用網(wǎng)格法統(tǒng)計雷電參數(shù)，并針對地面物體的抵御雷擊能力及其特征，設定物體雷害的危險雷電流幅值范圍，并依據(jù)該危險雷電流幅值范圍采用計算機統(tǒng)計的雷電資料，獲得相應電網(wǎng)雷害分布，其特征在于，采用輸電線路確定的運行可靠性指標以及雷擊閃絡類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定能引發(fā)雷擊閃絡的雷害分布中的臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，統(tǒng)計雷害的分級與分布，再依據(jù)雷害分級與分布，確定輸電線路防雷配置，采用的基本步據(jù)驟如下(1)首先，將雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)按時間、位置、雷電流幅值與極性、主放電與次序放電的專題屬性數(shù)據(jù)通過計算機分類存入數(shù)據(jù)庫；采用有地理信息系統(tǒng)處理功能的計算機程序在數(shù)字地圖上確定雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的對應區(qū)域，對數(shù)字地圖上的選定區(qū)域進行等面積網(wǎng)格劃分；由計算機對每個網(wǎng)格的數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計；并且使雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)被賦于雷電專題屬性和地理屬性，自動劃分的每個網(wǎng)格具有與雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)相同坐標系地理屬性；采用網(wǎng)格法統(tǒng)計出的雷電參數(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)格所在地域，設定每個網(wǎng)格為一個雷電統(tǒng)計單元；將數(shù)據(jù)庫中的專題數(shù)據(jù)按地理屬性調(diào)入對應網(wǎng)絡作為統(tǒng)計樣本，統(tǒng)計每個網(wǎng)格出現(xiàn)雷電次數(shù)；(2)根據(jù)電網(wǎng)絕緣結(jié)構(gòu)，將能引起輸電線路的絕緣子串發(fā)生閃絡的危險雷電流幅值范圍值作為判據(jù)，統(tǒng)計每個網(wǎng)格中雷電的電流幅值屬性，剔除判據(jù)之外的數(shù)據(jù)，再將各網(wǎng)格的年雷電次數(shù)除以網(wǎng)格面積，獲得電網(wǎng)雷害分布；電網(wǎng)絕緣結(jié)構(gòu)包括電網(wǎng)電壓等級、輸電線路構(gòu)架、地形因素；(3)將已發(fā)生的輸電線路雷擊閃絡事件的記錄按發(fā)生時間、位置坐標、閃絡類型、電壓等級的專題屬性進行分類，其數(shù)據(jù)存儲進計算機中的雷擊故障數(shù)據(jù)庫，將雷擊閃絡事件依次按照其專題屬性調(diào)入其對應的電網(wǎng)雷害分布的網(wǎng)格，以該網(wǎng)格為中心，對相連的網(wǎng)格進行標記，獲得電網(wǎng)歷史雷害區(qū)域，按故障點性質(zhì)分成電網(wǎng)反擊歷史雷害區(qū)域、電網(wǎng)繞擊歷史雷害區(qū)域；(4)將各電壓等級的電網(wǎng)反擊雷害分布和電網(wǎng)反擊歷史雷害區(qū)域，電網(wǎng)繞擊雷害分布和電網(wǎng)繞擊歷史雷害區(qū)域用計算機計算出相應地理分布圖層，再運用地理信息系統(tǒng)分別獲得電網(wǎng)綜合反擊雷害分布圖、電網(wǎng)綜合繞擊雷害分布圖；(5)根據(jù)輸電線路防雷可靠性控制指標即跳閘次數(shù)/(百公里·40個雷電日)，和雷擊閃絡類型統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定能引發(fā)繞擊閃絡和反擊閃絡的雷害分布中的臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，統(tǒng)計雷害分布網(wǎng)格地閃密度值，分別標定超標值與未超標值；(6)統(tǒng)計雷害分布網(wǎng)格，按照反擊和繞擊的超標值和未超標值不同組合設定四個級別的雷害區(qū)，其中，具有反擊未超標值及繞擊未超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為1級雷害區(qū)，具有反擊超標值及繞擊未超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為2級雷害區(qū)，具有反擊未超標值及繞擊超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為3級雷害區(qū)，具有反擊超標值及繞擊超標值的數(shù)據(jù)區(qū)域設定為4級雷害區(qū)；(7)用上述設定的四個級別的雷害區(qū)進行輸電線路的防雷配置。全文摘要本發(fā)明涉及利用雷害分布進行輸電線路防雷配置的方法，采用計算機對雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，建立數(shù)據(jù)庫，以地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫為分析平臺，采用網(wǎng)格法統(tǒng)計雷電參數(shù)，并針對地面物體的抵御雷擊能力及其特征，設定物體雷害的危險雷電流幅值范圍，并依據(jù)該危險雷電流幅值范圍采用計算機統(tǒng)計的雷電資料，獲得相應電網(wǎng)雷害分布，采用輸電線路確定的運行可靠性指標以及雷擊閃絡類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定能引發(fā)雷擊閃絡的雷害分布中的臨界密度值，以該臨界密度值為判據(jù)，統(tǒng)計雷害的分級與分布，再依據(jù)雷害分級與分布，確定輸電線路防雷配置。采用本發(fā)明能判斷出因輸電線路“繞擊閃絡”和“反擊閃絡”對應的區(qū)域和概率，并對應兩種雷害特征，能做到有效地配置相應的輸電線路防雷措施，提高性價比。文檔編號G06F17/00GK101272040SQ20081004747公開日2008年9月24日申請日期2008年4月28日優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日發(fā)明者劉亞新,勤張,張愛軍,李曉嵐,劍王,童雪芳,毅羅,谷山強,陳家宏申請人:華北電力科學研究院有限責任公司;國網(wǎng)武漢高壓研究院