[发明专利]一种基于层次分析法的高速铁路牵引网雷害风险评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路雷电防护领域，特别涉及一种基于层次分析法的高速铁路牵引网雷害风险评估方法，尤其适用于电气化铁路牵引网的易闪段评估。

背景技术

中国疆域辽阔，地形、气候复杂多变，雷电活动的频度与强度分布十分不均，局部地区雷电危害非常严重。同时，由于高速铁路大面积采用高架桥的铺设方式，雷击特性及影响与普速铁路、电力输电线路存在较大差异，既有高速铁路防雷体系存在差异性与针对性考虑不足等缺陷，导致高速铁路牵引变电所跳闸和绝缘子遭受破坏等故障频繁发生。因此，进行更科学、有针对性的高速铁路牵引网的雷害风险评估，是进一步完善高速铁路防雷体系的重要参考和依据，是保障中国高速铁路安全可靠运行必须进行的工作。

申请人通过研究发现，目前的高速铁路技术发展比较成熟的要数欧洲和日本。欧洲高速铁路高架桥路段比例较低，且雷电活动强度相对较弱，高速铁路的雷击故障问题并不突出。据德国铁路部门的统计，欧洲中部高速铁路牵引网的雷击跳闸率仅为1次/(百公里·年)，因此，欧洲高速铁路并未采取牵引网防雷措施。日本根据牵引网雷击故障发生的频度和线路的重要程度，将高速铁路线路划分为A、B和C三个防雷等级，日本高速铁路牵引网的防雷技术模式对中国具有一定的借鉴意义，但日本高速铁路的高架桥比例以及日本的雷电活动强度都低于中国，且日本高速铁路的牵引网设计与中国也存在一定差异，所以，其雷电防护技术模式也不能直接照搬至中国。中国高速铁路雷电防护需要结合自身实际情况，从技术经济性和安全性出发，提出一种综合考虑高铁线路走廊雷电活动特征、高铁线路牵引网结构和绝缘特征以及地形地貌特征等诸多因素，有针对性的高速铁路牵引网雷害风险评估方法。

另据申请人所知，由于高速铁路牵引网并非完全贯穿，2个变电所之间的牵引网通过电分相分开，将变电所与电分相称为一个供电臂，AT供电系统中供电臂的距离约为50km，因此在进行差异化的防雷设计时，以供电臂为单元开展防雷设计工作对于运管部门快速准确把握高铁线路的防雷薄弱点，提高防雷综合治理的技术经济性具有重要作用。

中国专利文献公开的《一种高速铁路牵引网防雷性能评估方法》（申请号201210499740.5）就是基于给定需要进行防雷性能评估的高铁线路全信息，采用网格法，将评估区域划分为若干个空间网格，并基于海量雷电定位系统数据，利用计算机运行高铁线路走廊雷电参数统计方法，统计出各个空间网格区段在指定时间内的地闪密度参数和雷电流幅值概率分布参数，采用雷击跳闸率计算方法计算高铁线路各个网格区段及其全线在指定时间段内的直击雷雷击跳闸率、感应雷雷击跳闸率和总雷击跳闸率；以各网格区段的雷击跳闸率为基础，以全线雷击跳闸率为基准，获取指定时间段内各个网格区段相对于全线的雷害风险数据信息，实现对高速铁路牵引网时空差异化的防雷性能评估。该方法采用计算得到的高铁线路各个网格区段的雷击跳闸率，求得全线及各供电臂段雷击跳闸率的算术平均值，通过各供电臂段平均雷击跳闸率值的大小来判断各供电臂段雷害风险的大小。通过该方法能得到高铁线路各网格区段和供电臂段的雷害风险结果，而该发明存在的不足之处在于，该方法只是利用简单的算术平均法来获取各供电臂段的平均雷击跳闸率，而在算术平均的过程中有可能忽略个体的差异，容易受到极端数值的影响，存在一定的误差，不能准确反映各供电臂段的雷害风险强弱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有高速铁路雷害风险评估方法存在的上述不足，提供一种基于层次分析法的高速铁路牵引网雷害风险评估方法，实现雷害风险的准确评估。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于层次分析法的高速铁路牵引网雷害风险评估方法，包括如下步骤：

S1、给定需要进行防雷性能评估的高铁线路基本信息、高铁线路地理信息、高铁线路地形地貌信息、高铁线路绝缘特征信息、高铁线路结构特征信息；

高铁线路基本信息包括线路名称、线路总长、供电方式、供电臂长度与分段信息；

高铁线路地理信息包括高铁线路的经纬度坐标、海拔高度；

高铁线路地形地貌信息依据高铁线路走向的经纬度坐标运用三维GIS全扫描提取、包括平原、山丘、大山；

高铁线路绝缘特征信息包括绝缘子串或最短空气间隙的闪络电压及伏秒特性、支柱接地电阻；

高铁线路结构特征信息包括支柱、架空地线、承力索的几何尺寸、架空地线和集中引下线配置、桥梁、路基和隧道的分布与长度、桥梁的高度；