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基于级联仿真的 雷击 风险评估方法及装置

阅读：129发布：2024-02-04

专利汇可以提供基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置。该方法包括：构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；以及通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。本公开涉及的基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置，能够从多个角度对于雷击进行分析，提高配电网供电可靠性。，下面是基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于级联仿真的雷击风险评估方法，其特征在于，包括：
构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；
将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；
将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；
将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；以及
通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型包括：
通过自动计算机辅助设计软件构建所述目标区域的三维电场模型；和\或通过电子设计自动化设计软件构建所述目标区域的二维电路模型，所述二维电路模型为模拟电路模型。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布包括：
根据目标区域的历史雷击数据确定预定雷击能量；
将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，将所述预定雷击能量作为仿真触发源进行电磁场仿真计算；以及
在计算结束后在所述三维电场模型中的获取表面电磁场分布。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电磁场仿真软件包括：
CST，HFSS，以及FEKO。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形包括：
通过提取等效电路的方式将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息包括：
将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电流源，进行仿真获取获取电路响应信息；和\或
将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电压源，进行仿真获取获取电路响应信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电路仿真软件包括：
Cadence，Matlab，以及Pspice。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估包括：
通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的雷击薄弱点。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估包括：
通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的单相接地和相间短路的概率。
10.一种基于级联仿真的雷击风险评估装置，其特征在于，包括：
模型模块，用于构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；
三维电场模块，用于将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；
转化模块，用于将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；
二维电路模块，用于将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；以及
风险评估模块，用于通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

说明书全文

基于级联仿真的雷击 风险评估方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及计算机信息处理领域，具体而言，涉及一种基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置。

背景技术

[0002] 10kV、35kV中压配电线路是我国分布面最广、直接向广大用户分配电能的网络，由于其网状的线路结构、受限于绝缘水平低等原因，一直以来雷害问题都十分突出。配电线路故障基本是由雷害事故引起的，其引起的跳闸率几乎达到线路全部跳闸率的2/3或者更多。线路雷害事故频发，大面积跳闸以至于造成有些变电站在雷电活动时配电线路全部跳完。
所以雷害是配电网供电可靠性下降的主要原因。每年因线路雷害事故给国民经济造成的损失高达上百亿元人民币。因此，亟待开展对中压配电线路雷电防护关键技术的深入研究，提高配电网供电可靠性，扭转雷害事故对国民经济造成巨额损失的局面。

[0003] 目前，国内外在配电线路的雷电防护研究领域是不成熟的。究其原因，是配电网防雷措施不多，主要依靠避雷器保护，低压装浪涌保护，这并不能有效防止重要用户的线路雷击跳闸，打坏电气设备和微电子设备。另外，由于配电网分布面比较广，对于特殊地形及气象条件下的雷电活动规律、雷电对电网的影响还没有完全研究透，没有建立起来完善的配电网雷害风险评估和分级系统。这些问题都造成了雷击效果分析方面的技术停滞。

[0004] 因此，需要一种新的基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置。

[0005] 在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明公开提供一种基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置，能够从多个角度对于雷击进行分析，提高配电网供电可靠性。

[0007] 本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

[0008] 根据本公开的一方面，提出一种基于级联仿真的雷击风险评估方法，该方法包括：构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；以及通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

[0009] 在本公开的一种示例性实施例中，构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型包括：通过自动计算机辅助设计软件构建所述目标区域的三维电场模型；和\或通过电子设计自动化设计软件构建所述目标区域的二维电路模型，所述二维电路模型为模拟电路模型。

[0010] 在本公开的一种示例性实施例中，将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布包括：根据目标区域的历史雷击数据确定预定雷击能量；将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，将所述预定雷击能量作为仿真触发源进行电磁场仿真计算；以及在计算结束后在所述三维电场模型中的获取表面电磁场分布。

[0011] 在本公开的一种示例性实施例中，所述电磁场仿真软件包括：CST，HFSS，以及FEKO。

[0012] 在本公开的一种示例性实施例中，将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形包括：通过提取等效电路的方式将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形。

[0013] 在本公开的一种示例性实施例中，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息包括：将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电流源，进行仿真获取获取电路响应信息；和\或将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电压源，进行仿真获取获取电路响应信息。

[0014] 在本公开的一种示例性实施例中，所述电路仿真软件包括：Cadence，Matlab，以及Pspice。

[0015] 在本公开的一种示例性实施例中，通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估包括：通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的雷击薄弱点。

[0016] 在本公开的一种示例性实施例中，通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估包括：通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的单相接地和相间短路的概率。

[0017] 根据本公开的一方面，提出一种基于级联仿真的雷击风险评估装置，该装置包括：模型模块，用于构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；三维电场模块，用于将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；转化模块，用于将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；二维电路模块，用于将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；
以及风险评估模块，用于通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

[0018] 根据本公开的一方面，提出一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上文的方法。

[0019] 根据本公开的一方面，提出一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上文中的方法。

[0020] 根据本公开的基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置，通过级联的方式，分别从电磁场与电路的角度联合对雷击效果进行仿真分析，并通过仿真数据在对雷击风险进行评估的方式，能够从多个角度对于雷击进行分析，提高配电网供电可靠性。

[0021] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明

[0022] 通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 图1是根据一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置的系统框图。

[0024] 图2是根据一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估方法的流程图。

[0025] 图3是根据另一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估方法的示意图。

[0026] 图4是根据一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估装置的框图。

[0027] 图5是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

[0028] 图6是根据一示例性实施例示出一种计算机可读存储介质示意图。

具体实施方式

[0029] 现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

[0030] 此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

[0031] 附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

[0032] 附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

[0033] 应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

[0034] 本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

[0035] 配电网绝缘水平低，雷害事故发生频繁，对配电网的影响较大，随着人们对电力系统供电可靠性的要求越来越高，对电力系统防雷保护的重视程度也越来越高。为减少雷害事故，提高供电可靠性，国内外学者不断的将更多的新技术、新材料广泛的应用于电力系统。自从上世纪60年代日本学者发现氧化锌压敏特性以来，具有优异伏安特性的金属氧化锌电阻片和金属氧化物避雷器迅速发展起来。国内专家从上世纪六、七十年代起开始研究氧化锌压敏电阻特性，并于七十年进行了大量的科研基础工作，第一批金属氧化锌避雷器使用在海南谵洲地区的10kV线路上。八十年代金属氧化锌避雷器被两部委鉴定为世界先进水平，而后国内氧化锌避雷器制造业开始迅猛发展。

[0036] 相比于输电线路防雷理论及防护装置的研究而言，显然国内外在配电线路的雷电防护研究领域是不成熟的。究其原因，是配电网防雷措施不多，主要依靠避雷器保护，低压装浪涌保护，这并不能有效防止重要用户的线路雷击跳闸，打坏电气设备和微电子设备。氧化锌避雷器的优点是明显的，但是也存在着缺点，动作电压及残压参数固定、易老化、易损坏及运行成本高，除了必须定期维护和更换外，根本不能实现配电网及设备的差异化和精细化防护要求。另外，由于配电网分布面比较广，对于特殊地形及气象条件下的雷电活动规律、雷电对电网的影响还没有完全研究透，没有建立起来完善的配电网雷害风险评估和分级系统。目前，我国在配电网防雷方面还没用形成统一的标准，一些配电线路和变电站采用了不正确的防雷措施或者防雷装置，不但没有能够有效的起到防雷、防跳闸的效果，反而起到相反的引雷作用，造成了更严重的雷害事故；还有一些变电站，为了防止雷击闪络率，认为的提高了线路的绝缘水平，这样一来雷击闪络率提高了，但随之而来的是绝缘水平高导致雷电过电压无法泄放，沿线路侵入到变电站后，打坏重要用户的配电设备或传递到低压侧打坏低压微电子设备。每年都有许多配电变压器、避雷器、绝缘子、导线等被雷打坏或者断线等雷害事故发生，这也恰恰说明了我国在配电网防护方面的薄弱性。

[0037] 欧美国家科研机构凭借其先进的科技水平，对雷电的成因、发生、发展以及对电网的作用研究的很深入。美国、法国和前苏联都已形成了完整的理论体系，在电网防雷上也研究出了许多完善、成熟的防雷措施，特别是在直击雷防护和线路来波上。日本由于是岛国，雷电活动强烈，对电网防雷进行了大量研究，特别是在避雷器研制上，除了开发了各种常规的电站型的氧化锌避雷器外，还着重开发了用于输配电线路的避雷器和保护间隙，且在电网防雷技术上处于世界先进水平。但是欧美等发达国家在配电网差异化防雷方面仍显得不足，缺乏对配电设备的防护装置，导致其电网抵抗事故的能力还比较薄弱。

[0038] 由于雷击的感应过电压在三相配电线路上的差异性及仿真软件的开发、因为感应雷过电压的暂态特性具有较大的复杂性和随机性，其数学建模很难做到与真实的雷电特性完全等效，所以，在本公开中，通过仿真数据结合多次实际实验数据进行反复修正的方式，晚上雷击仿真软件，以通过该雷击仿真软件对雷击效果分析，达到大幅降低配电线路雷击跳闸率，提高运行可靠性的目的。

[0039] 下面结合具体的实施例，对本申请的详细内容进行描述。

[0040] 图1是根据一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置的系统框图。

[0041] 如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

[0042] 用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等。

[0043] 终端设备101、102、103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。

[0044] 服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备101、102、103所要进行风险分析的目标物体提供后台分析支持的服务器。服务器105可以对接收到的目标物体进行分析等处理，并将处理结果(风险评估数据)反馈给终端设备。

[0045] 服务器105可例如构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；服务器105可例如将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；服务器105可例如将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；服务器105可例如将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；服务器105可例如通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

[0046] 服务器105可以是一个实体的服务器，还可例如为多个服务器组成，需要说明的是，本公开实施例所提供的基于级联仿真的雷击风险评估方法可以由服务器105执行，相应地，基于级联仿真的雷击风险评估装置可以设置于服务器105中。

[0047] 图2是根据一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估方法的流程图。基于级联仿真的雷击风险评估方法20至少包括步骤S202至S208。

[0048] 如图2所示，在S202中，构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型。

[0049] 其中，构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型包括：通过自动计算机辅助设计软件构建所述目标区域的三维电场模型；和\或通过电子设计自动化设计软件构建所述目标区域的二维电路模型，所述二维电路模型为模拟电路模型。

[0050] 其中，自动计算机辅助设计软件包括：AutoCAD软件，电子设计自动化设计软件包括Cadence。

[0051] 在S204中，将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布。

[0052] 在一个实施例中，将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布包括：根据目标区域的历史雷击数据确定预定雷击能量；将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，将所述预定雷击能量作为仿真触发源进行电磁场仿真计算；以及在计算结束后在所述三维电场模型中的获取表面电磁场分布。

[0053] 其中，所述电磁场仿真软件包括：CST，HFSS，以及ADS。

[0054] 其中，CST，三维电磁场仿真软件。CST是面向3D电磁、电路、温度和结构应力设计工程师的一款全面、精确、集成度极高的专业仿真软件包。包含八个工作室子软件，集成在同一用户界面内，为用户提供完整的系统级和部件级的数值仿真优化。软件覆盖整个电磁频段，提供完备的时域和频域全波电磁算法和高频算法。典型应用包含电磁兼容、天线/RCS、高速互连SI/EMI/PI/眼图、手机、核磁共振、电真空管、粒子加速器、高功率微波、非线性光学、电气、场路、电磁-温度及温度-形变等各类协同仿真。

[0055] 其中，HFSS是Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件,目前已被ANSYS公司收购；是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。HFSS提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。HFSS覆盖了高频设计的所有环节。

[0056] 其中，FEKO软件是EMSS公司旗下的一款强大的三维全波电磁仿真软件。FEKO方法使得精确分析电大问题成为可能。FEKO支持有限元方法(FEM)，并且将MLFMM与FEM混合求解，MLFMM+FEM混合算法可求解含高度非均匀介质电大尺寸问题。

[0057] 可根据目标区域的不同特征确定选用不同的仿真软件进行计算，可例如，仿真室外环境中的电大尺寸的线缆或者安装在高楼中的避雷针等目标物体时，可通过CST等时域电磁场仿真软件进行仿真分析；而在仿真诸如变电所的防雷或、变电所设备的场景时，可通过HFSS等软件进行仿真。

[0058] 在S206中，将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形。可通过提取等效电路的方式将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形。

[0059] 具体可例如，通过提取等效电路的方式将所述电磁场分布转化为瞬态电流波形；还可例如，通过提取等效电路的方式将所述电磁场分布转化为瞬态电压波形。

[0060] 在S208中，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息。

[0061] 在一个实施例中，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电流源，进行仿真获取获取电路响应信息。

[0062] 在一个实施例中，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电压源，进行仿真获取获取电路响应信息。

[0063] 所述电路仿真软件包括：Cadence，Matlab，以及Pspice。

[0064] 其中，Cadence系统互连平台能够跨集成电路、封装和PCB协同设计高性能互连。应用平台的协同设计方法，工程师可以迅速优化I/O 缓冲器之间和跨集成电路、封装和PCB的系统互联。该方法能避免硬件返工并降低硬件成本和缩短设计周期。约束驱动的Allegro流程包括高级功能用于设计捕捉、信号完整性和物理实现。由于它还得到Cadence Encounter与Virtuoso平台的支持，Allegro协同设计方法使得高效的设计链协同成为现实。

[0065] 其中，PSPICE软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。

[0066] 在S210中，通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

[0067] 在一个实施例中，通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的雷击薄弱点。在一个实施例中，可例如，配电网雷击建弧率机理、雷电流虽然幅值大，但波长短(100μs左、右)，达不到保护动作值，并不会使线路跳间，线路跳闸的原因是在电网工频电压的作用下，沿着被雷电击穿的通道流过的工频续流，如是单相对地击穿，这个电流就电网电容电流，也称工频续流。

[0068] 绝缘子雷击闪络后能否建立稳定的工频短路电流的概率，称为配电网的雷击建弧率，它和工频短路电流的大小有关，要看它是否大于电网的熄弧临界值，如果单相接地短路电流Ijd较小，小于熄弧临界值Ilj(10kv电网为11.4A)，由于绝缘强度恢复很快，难以再次击穿，所以暂时性熄弧可以转变为永久熄弧；当电流较大,接地电流每一次流过零点时，电弧都要有一个暂时性的熄灭，当恢复电压超过其恢复强度时有将再次发生对地击穿，当比较大时，这一暂时性熄灭的时间微不足道，可以认为电弧是稳定的燃烧，建立起稳定的接地短路电弧。建弧率η与工频弧道中的平均电场强度E有关，也与闪络瞬间工频电压的瞬时值和去游离条件有关。

[0069] 根据实验和运行经验，可按下式计算η：η＝4.5E0.75-14(％)，其中E为绝缘子串的平均运行电压(有效值)梯度，kV/m。对中性点有效接地系统对中性点非有效接地系统，单相闪络不会引起跳闸，只有当第二相导线闪络后才会造成相间闪络而跳闸，因此其中ue为线路额定电压(有效值)，kV；l1为绝缘子串长度，m；l2为木横担线路的线间距离，m，对横担和钢筋混凝土横担线路，l2＝0。

[0070] 通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的雷击薄弱点，对一特定区域内的配电线路研究在雷电活动时雷暴点发生的位置与配电线路的距离以及在配电线路发生的雷击故障，根据在配电线路上产生感应雷过电压计算软件计算配电线路产生的雷电过电压幅值，评估配电线路线路的耐雷水平和防雷措施是否可靠，是否存在绝缘弱点，为差异化防雷提供依据。

[0071] 在一个实施例中，通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的单相接地和相间短路的概率。

[0072] 在另一个实施例中，配电网单相接地并不会引起线路跳闸，因为配电线路通常不设零序保护，配电网可以带单相接地故障运行2小时，电弧持续燃烧离解空气的绝缘会由单相接地发展为相间短路，使线路跳闸，还会破坏绝缘子的绝缘使线路绝缘子发生永久性的故障点；如果击穿后工频续流比较大，持续的接地电弧将使空气发生热游离和光游离，会波及同杆架设的多回线路，由于同杆架设的各回路之间的距离较小，那么电弧的游离会波及到其他的回路，引起同杆架设的多回路发生短路事故，严重时将会造成多回线路同时跳闸，极大的影响了配电线路的供电可靠性。

[0073] 在另一个实施例中，一些山区配电线路杆塔，由于土壤电阻率很高，要将杆塔的接地电阻降到规程的允许值(10Ω)以下是非常困难的，此时需要从防雷安全的角度研究冲击优化方法及装置，改善防雷接地装置的局部冲击特性，加强了雷电流的扩散，改善接地电装置的冲击电位分布和电场分布，降低防雷接地装置的冲击接地电阻，降低防雷保护装置动作后作用在被保护设备的雷电过电压，使其达到有效的防雷保护效果。

[0074] 根据本公开的基于级联仿真的雷击风险评估方法，通过级联的方式，分别从电磁场与电路的角度联合对雷击效果进行仿真分析，并通过仿真数据在对雷击风险进行评估的方式，能够从多个角度对于雷击进行分析，提高配电网供电可靠性。

[0075] 应清楚地理解，本公开描述了如何形成和使用特定示例，但本公开的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本公开公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

[0076] 图3是根据另一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估方法的示意图。图3通过示意图描述了雷击效果分析方法的仿真结果。首先构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；然后将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；进而，将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；然后将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；以及通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

[0077] 根据本公开的基于级联仿真的雷击风险评估方法，项目研究过程中可陆续把研究成果落实于试点线路，已经大幅降低配电线路雷击跳闸率，能够使雷击跳闸率降低50％，使配电设备雷击损坏率降低80％，对降低国民经济损失和提高公司利益以及为配电网建设提供更实用有效规范的技术标准，对建设智能电网和坚强电网，都具有深远意义。

[0078] 本领域技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由CPU执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU执行时，执行本公开提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[0079] 此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

[0080] 下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

[0081] 图4是根据一示例性实施例示出的一种基于级联仿真的雷击风险评估装置的框图。基于级联仿真的雷击风险评估装置40包括：模型模块402，三维电场模块404，转化模块406，二维电路模块408，以及风险评估模块410。

[0082] 模型模块402用于构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；其中，构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型包括：通过自动计算机辅助设计软件构建所述目标区域的三维电场模型；和\或通过电子设计自动化设计软件构建所述目标区域的二维电路模型，所述二维电路模型为模拟电路模型。

[0083] 三维电场模块404用于将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；在一个实施例中，将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布包括：根据目标区域的历史雷击数据确定预定雷击能量；将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，将所述预定雷击能量作为仿真触发源进行电磁场仿真计算；以及在计算结束后在所述三维电场模型中的获取表面电磁场分布。

[0084] 转化模块406用于将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；

[0085] 二维电路模块408用于将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；在一个实施例中，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电流源，进行仿真获取获取电路响应信息。

[0086] 在一个实施例中，将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为等效电压源，进行仿真获取获取电路响应信息。

[0087] 风险评估模块410用于通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。可通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的雷击薄弱点。还可通过所述电路响应信息确定所述目标区域中的单相接地和相间短路的概率。

[0088] 根据本公开的基于级联仿真的雷击风险评估装置，通过级联的方式，分别从电磁场与电路的角度联合对雷击效果进行仿真分析，并通过仿真数据在对雷击风险进行评估的方式，能够从多个角度对于雷击进行分析，提高配电网供电可靠性。

[0089] 图5是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

[0090] 下面参照图5来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备200。图5显示的电子设备200仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

[0091] 如图5所示，电子设备200以通用计算设备的形式表现。电子设备200的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元210、至少一个存储单元220、连接不同系统组件(包括存储单元220和处理单元210)的总线230、显示单元240等。

[0092] 其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元210执行，使得所述处理单元210执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元210可以执行如图2中所示的步骤。

[0093] 所述存储单元220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)2201和/或高速缓存存储单元2202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)2203。

[0094] 所述存储单元220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块2205的程序/实用工具2204，这样的程序模块2205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

[0095] 总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

[0096] 电子设备200也可以与一个或多个外部设备300(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备200交互的设备通信，和/或与使得该电子设备200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行。并且，电子设备200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与电子设备200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

[0097] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的上述方法。

[0098] 图6示意性示出本公开示例性实施例中一种计算机可读存储介质示意图。

[0099] 参考图6所示，描述了根据本公开的实施方式的用于实现上述方法的程序产品400，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

[0100] 所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

[0101] 所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

[0102] 可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

[0103] 上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现如下功能：构建目标区域的三维电场模型与二维电路模型；将所述三维电场模型输入电磁场仿真软件中，获取在预定雷击能量下，三维电场模型中的电磁场分布；将所述电磁场分布转化为瞬态脉冲波形；将所述二维电路模型输入电路仿真软件中，将所述瞬态脉冲波形作为能量源，获取电路响应信息；以及通过所述电路响应信息对所述目标区域进行雷击风险评估。

[0104] 本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

[0105] 通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。

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基于级联仿真的雷击风险评估方法及装置

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