[发明专利]一种基于电气几何模型的架空配电线路雷害风险评估方法

说明书

一种基于电气几何模型的架空配电线路雷害风险评估方法，包括如下步骤：1)雷击位置判断；2)雷击过电压计算；3)雷击跳闸率计算；4)雷害风险等级评估；步骤1)建立位置判断模型，根据雷击位置，进一步对雷击故障类型进行分类及对雷击过电压开展计算，步骤2)建立雷击过电压计算模型，判断雷击是否会造成线路闪络，步骤3)建立考虑多相闪络前提条件下的雷击跳闸率计算方法，步骤4)建立综合考虑直击雷及感应雷的雷害风险等级评估方法。本方法建立了一套系统的架空配电线路雷害风险评估流程，可对架空配电线路防雷设计、运维提供基础评估依据。

技术领域

本发明涉及电力系统架空配电线路防雷技术领域，具体是一种基于电气几何模型的架空配电线路雷害风险评估方法。

背景技术

与传统高压输电线路防雷相比，配网线路防雷有着显著的差异和技术特点。高压输电线路(110kV以上电压等级)，一般为铁塔结构，线路上面架设有避雷线，铁塔土基下方铺设有专用接地网与铁塔相连，遭受雷害特征一般为直击雷(包括：绕击雷和反击雷)，雷击部位一般是避雷线或塔顶，配网线路按要求只有在进、出变电站1-2公里处架设有避雷线，其余杆塔大部分为水泥杆，其遭受雷害特征一般为感应雷，配网线路的绝缘水平决定了感应过电压是危害配电架空线路的主要原因，感应过电压可以引起两相或者三相绝缘子发生闪络。目前配网线路防雷策略的研究不断在进步，针对配网线路点多面广的特点，制定一套科学的雷害风险评估方法具有极其重要的意义，从数量庞大的线路中确定雷害风险较高的线路及区段，以达到改造的最优技术经济性。

中国专利CN 107067183A一种配电线路雷害风险评估方法公开了一种配电线路雷害风险评估方法，方法通过对地形地貌信息、雷电活动密度分布、历史跳闸数据的雷害风险分别进行评估，采用线路差异化防雷评估与治理技术，针对重点杆塔和地段安装雷击闪络保护器进行防护。该方法能够解决当前生产实际问题，并有效提高了配网防雷预期投入和防雷效果的性价比。但该方法对于雷电活动风险分级是借鉴高压输电线路的线路走廊按照地闪密度数值的高低进行划分，按照划分的等级来确定线路杆塔是否属于雷电易击段，具有片面性。按照该方法等级划分可能形成一种结果：我国南方沿海地带地闪密度居高不下，区域配网杆塔雷害风险都属于易击段；而大西南地区地闪密度稍弱的区域将都不属于易击段。实际上，对于特定区域，在地闪密度一定的条件下，闪电是具有选择性的：总是选择最薄弱的环节泄放能量。而差异化防雷重要解决任务就是找出一条线路中相对风险较高的杆塔来加以防护，而不是绝对风险。

中国专利CN 107256447A公开了10kV配网架空线路雷害风险状态层级式多因素综合评估方法。该方法通过整条线路、区段、杆塔分三级进行，每级通过对历史故障、杆塔绝缘水平、地形地貌、气候条件以及社会影响重要程度等因素进行权重划分，确定计算因子系数，然后综合加权后得到一个评估值，根据评估值的高低来确定配网线路需要防护的重要杆塔或区段或线路。该方法未将线路雷电活动参数包括落雷密度、雷电流幅值等因素纳入到计算分析中，仅以气候条件划分较为模糊，不能准确对线路区域雷电活动造成的风险进行评估。

中国专利CN 108108877 A公开了一种基于BP神经网络的输电线路雷害风险评估方法。该方法通过分析出输电线路雷害风险影响因子，根据因子采集影响安全的雷击风险样本数据，划分雷害风险等级。通过BP神经网络模型进行学习训练，然后对采集的雷击风险样本进行评估和分析。该方法为涉及对线路雷电活动参数的统计和分析，且该方法针对输电线路，并不适用于配网线路。

以上公开的专利或方法，包含其它已公开的雷害风险评估方法中对雷击跳闸率的准确计算、实际雷电参数的应用都比较缺乏，会给配网线路防雷治理工作带来偏差。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术和评估方法的不足，提出一种基于电气几何模型的架空配电线路雷害风险评估方法，该方法基于电气几何模型，考虑周围树木及建筑物影响，在实际雷电参数基础上建立综合直击雷和感应雷过电压风险的配网雷害时空拓扑评估方法，综合评估特定配网线路中杆塔风险等级，准确查找出特定线路中相对雷害风险等级高的杆塔进行防护，以期满足不同区域中配网线路差异化雷害治理目标。