输电线路雷击实时风险评估及跳闸预警模型研究

发布时间：2020-06-27 12:15

【摘要】：随着电网建设规模的日益庞大,输电线路跨度、电压等级也相应提高,线路遭受雷击的风险越来越大,雷电灾害造成地区电网经济损失和安全隐患更加严重。而被动式防雷又存在针对性不强、投资成本高等缺点,因此,开展主动式的防雷工作显得至关重要。研究地区电网输电线路的雷击跳闸特征,准确评估输电线路雷击风险水平,实现雷击跳闸的事前预警,对于减小雷击事故造成的损失和输电线路防雷成本成为了当前亟待解决的问题。本文针对广东省某地区电网雷击跳闸特征以及主动式防雷工作进行了深入研究,建立了输电线路雷击风险实时评估及线路雷击跳闸预警模型,其主要内容如下:(1)理论分析了输电线路雷击跳闸过程中的直击雷过电压和感应雷过电压,并分别从两种过电压出发细致描述了直击雷过电压中雷击杆塔、雷击避雷线和雷击导线的情况以及感应雷过电压的静电分量和电磁分量产生过程及特征。通过统计分析法对雷击跳闸故障特征中的区域分布特征、时间分布特征、与雷电活动相关特征及与线路本体因素相关特征分类进行了说明。(2)基于雷击故障机理,本文提出了输电线路雷击实时风险评估模型。首先对历史雷电监测数据进行筛选统计,拟合出极端雷电流幅值的概率分布,然后利用规程法计算了杆塔的反击耐雷水平,通过实时采集的雷电数据,建立了基于GEV分布的反击闪络概率计算模型。并联合由改进电气几何模型建立的绕击闪络概率计算模型和线路雷击风险等级划分方法,实现了从杆塔到线路的雷击实时风险评估。通过实际算例,验证了模型的有效性。(3)基于雷击跳闸故障特征提取出了影响线路跳闸的主特征量,并针对线路的档距段建立了基于GA-BP神经网络的雷击跳闸预测模型,将待预警线路的所有档距段进行实时跳闸预测并累加求和获得线路的总跳闸次数,取相应的跳闸阈值划分预警等级,最后实现了从档距段到整条线路的雷击跳闸预警。通过实际线路预警情况分析,验证了模型的有效性。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM863
【图文】：

输电线路,占比,外界

华南理工大学硕士学位论文占 40%-70%[7]，且根据国际大电网会议(统计资料，电压等级在 275kV 到 500kV 的次数占总事故的 60%。由此可见，雷击了直观说明，以广东某地区电网为例，20如图 1-1 所示，从图中可以看出，雷击导浮物放电占总跳闸原因的 23.47%；人为违原因的 0.54%；而其他外界灾害仅占总跳严重的外界自然灾害之一，便成为了影响5.78%0.90%0.54% 0.36%0.18%

示意图,电气几何模型,吸引半径,情况

华南理工大学硕士学位论文改进电气几何模型是 Eriksson 在经典电气几何模型的基础上提出来的[19]，为了“Whitehead-Brown”绕击模型的不足，引入了吸引半径的概念，同时考虑将结构度作为雷击输电线路击距的影响因素。“Eriksson”绕击模型的基本原理如下：当雷行先导进入结构物吸引半径的范围内会被产生于结构物上的上行先导拦截而引发雷事故。如果雷电下行先导未进入结构物的吸引半径范围内则直接向大地放电。图出了改进电气几何模型中两种屏蔽情况的示意图。Eriksson 对吸引半径作了说明：吸引半径不仅与雷电流幅值有关，而且与结构物度有关。其公式如下：0.6 0.74R 0.67H I(1-式中：H 为结构物高度，m。

【参考文献】