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一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法

阅读：871发布：2023-01-21

专利汇可以提供一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，首先结合输电线路和输电线路杆塔的参数，采用电磁暂态仿真程序ATP仿真输电线路关键区段，然后计算导致反击闪络的雷击电流临界值，对比配置避雷器前后和不同避雷器配置密度下的雷电保护效果，最后针对不同的避雷器配置方式和不同的雷击位置，以表格的方式，直观记录杆塔发生闪络情况，直观观察该段线路发生雷击闪络的概率以获取110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。本发明属于一种图形化分析杆塔闪络情况的统计分析方法，适用于不同档距长度、不同雷击点、不同避雷器配置密度和方式的线路雷击闪络统计分析，直观易懂，简单明了，易于应用和推广。，下面是一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，其特征在于：首先，结合输电线路和输电线路杆塔的参数，采用电磁暂态仿真程序ATP仿真输电线路关键区段，然后计算导致反击闪络的雷击电流临界值，对比配置避雷器前后的雷电保护效果，最后针对不同的避雷器配置方式和不同的雷击位置，以表格的方式，直观记录杆塔发生闪络情况，直观观察是否发生雷击闪络以获取110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。
2.根据权利要求1所述的一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，其特征在于：包括以下步骤：
1)利用杆塔结构、导线型号、避雷线架设高度及角度、档距、绝缘子参数、输电线路长度和直线塔及耐张塔个数这些输电线路参数建立电磁暂态仿真模型；
2)选定特定范围的输电线路，采用电磁暂态仿真程序ATP进行仿真，计算出导致反击闪络的雷击电流临界值；
3)当避雷器配置密度不相同时，如每隔一基杆塔全相配置或每隔两基杆塔全相配置，假设雷击于线路的不同杆塔上和档距中央避雷线时的雷电流均超过反击雷电流的临界值，用对应的表格标记下发生反击闪络的位置，并依次分析各杆塔或避雷线档距中央的闪络发生情况；
4)根据避雷器不同配置密度情况下不同杆塔的闪络发生情况，画出对应的表格，直观通过表示闪络的表格所占整个表格的百分数来观察避雷器的保护效果；
5)依据闪络百分率乘以雷电流超过ATP模型中计算出来的雷电流临界值出现的概率、雷暴日这些参数，即可以计算出不同避雷器配置方式下输电线路的反击雷跳闸次数，最终获得110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。

说明书全文

一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析

法

技术领域

[0001] 本发明涉及电网输电线路系统防雷保护领域，尤其是指一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法。

背景技术

[0002] 在电力系统中，避雷器的配置直接影响着系统过电压和绝缘配合，对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。避雷器通过维持传输线绝缘体间电压低于绝缘耐受能力，来避免雷击闪络。一般情况下，对于没有屏蔽线的传输线路，每一个绝缘子位置上的避雷器就相当于替代屏蔽线进行保护工作，对于有屏蔽线的输电线路，线路避雷器主要是用于巡线困难或大地电阻率较高的偏远地区，以提高供电的可靠性。

[0003] 虽然对于输电线路的雷击保护已经有过许多评估，但在输电线路防雷避雷器的安装位置上尚未明确定量。传统的避雷器配置方案一般是根据经验选择配置或全相配置，多数并未充分考虑到实际杆塔的结构特点和地形因素下的防雷效果以及配置方案的经济性问题，具有一定的盲目性。最优化配置避雷器，既可以使输电线路各电气设备都处于保护范围内，较合理地限制过电压并留有足够的绝缘裕度，保证安全运行的可靠性，也达到了资源和经济上的合理配置。

[0004] 避雷器配置对输电线路防雷性能的影响原因是很复杂的，其主要因素在于每个塔避雷器安装数量的不同、杆塔与避雷器之间距离的不同、塔基电阻的不同等。对于一个给定的雷击事件，我们有必要提出一种图形分析法来预计雷击闪络，计算反击闪络的概率，以达到输电线路避雷器的最优化配置。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有输电线路避雷器配置位置选择方法不够直观的不足，提出一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，属于一种图形化分析杆塔闪络情况的统计分析方法，适用于不同档距长度、不同雷击点、不同避雷器配置方式的线路雷击闪络统计分析。

[0006] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，首先，结合输电线路和输电线路杆塔的参数，采用电磁暂态仿真程序ATP仿真输电线路关键区段，然后计算导致反击闪络的雷击电流临界值，对比配置避雷器前后以及不同配置密度下的雷电保护效果，最后针对不同的避雷器配置密度，以表格的方式，直观记录相应杆塔下绝缘子发生闪络情况，通过观察闪络表格所占整体表格的百分数可直接观察雷击闪络率以获取110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。

[0007] 本发明所述的110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，包括以下步骤：

[0008] 1)利用杆塔结构、导线型号、避雷线架设高度及角度、档距、绝缘子参数、输电线路长度和直线塔及耐张塔个数这些输电线路参数建立电磁暂态仿真模型；

[0009] 2)选定特定范围的输电线路，采用电磁暂态仿真程序ATP进行仿真，计算出导致反击闪络的雷击电流临界值；

[0010] 3)当避雷器配置密度不相同时，如每隔一基杆塔全相配置或每隔两基杆塔全相配置，假设雷击于线路的不同杆塔上和档距中央避雷线时的雷电流均超过反击雷电流的临界值，用对应的表格标记下发生反击闪络的位置，并依次分析各杆塔或避雷线档距中央的闪络发生情况；

[0011] 4)根据避雷器不同配置密度情况下不同杆塔的闪络发生情况，画出对应的表格，直观通过表示闪络的表格所占整个表格的百分数来观察避雷器的保护效果；

[0012] 5)依据闪络百分率乘以雷电流超过ATP模型中计算出来的雷电流临界值出现的概率、雷暴日等参数，即可以计算出不同避雷器配置方式下输电线路的反击雷跳闸次数，最终获得110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。

[0013] 本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

[0014] 1、依据输电线路和杆塔的参数，针对雷击杆塔和雷击档距中央这两种110kV和220kV输电线路雷击跳闸发生概率最大的情况，采用不同的避雷器配置方式，分析杆塔闪络发生的情况，并画出相应的表格，可以清楚直接地观察出避雷器的保护效果，能够使避雷器配置更科学经济合理，使线路避雷器安装的针对性更强。

[0015] 2、通过图形分析法，可以为线路避雷器配置提供更形象化更直观化的统计数据，可以更科学地指导输电线路避雷器配置，有效减少避雷器数量，产生明显的经济和社会效益。

[0016] 3、不同的输电线路的杆塔跨越间距是不相同的，采用图形分析法，可以为特定的一些输电线路进行避雷器的配置，该方法为一种通用方法，只需改变相应的参数，即可应用于不同的线路中，具有普遍适用的价值。

[0017] 4、在图形分析法基础上获得雷击闪络概率后，通过乘以相应的雷暴日和雷电流幅值概率等参数，即可计算出整段线路发生的雷击闪络次数，计算结果清晰明了，可为今后配置了避雷器的架空输电线路的雷击闪络率计算作参考。附图说明

[0018] 图1为每隔一基杆塔三相配置避雷器后雷击闪络概率统计图。

[0019] 图2为每隔两基杆塔三相配置避雷器后雷击闪络概率统计图。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0021] 本实施例所述的110kV/220kV输电线路最优化配置避雷器的图形分析法，属于一种图形化分析杆塔闪络情况的统计分析方法，首先，结合输电线路和输电线路杆塔的参数，采用电磁暂态仿真程序ATP仿真输电线路关键区段，然后计算导致反击闪络的雷击电流临界值，对比配置避雷器不同密度下的雷电保护效果，最后针对不同的避雷器配置密度和不同的雷击位置，以表格的方式，直观记录杆塔发生闪络情况，直观观察该段线路发生雷击闪络概率以获取110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。其包括以下步骤：

[0022] 1)利用杆塔结构、导线型号、避雷线架设高度及角度、档距、绝缘子参数、输电线路长度和直线塔及耐张塔个数这些输电线路参数建立电磁暂态仿真模型；

[0023] 2)选定特定范围的输电线路，采用电磁暂态仿真程序ATP进行仿真，计算出导致反击闪络的雷击电流临界值；

[0024] 3)根据避雷器的保护特性曲线和动作时间，假设雷电波在导线上的传输速度为光速，计算出避雷器的最大保护范围。

[0025] 4)将避雷器全相配置在不同的杆塔上，如隔一基杆塔或隔两基杆塔进行配置。假设雷击于线路的不同杆塔上和档距中央避雷线时，根据上述计算出的避雷器保护距离，统计分析各杆塔的闪络发生情况；

[0026] 5)根据各配置方式下不同杆塔的闪络发生情况，画出对应的表格，直观观察避雷器的保护效果并比较不同避雷器配置方式下输电线路的雷击闪络概率，得到110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置，如图1所示的隔一个杆塔配置一个避雷器和图2所示的隔两个杆塔配置一个避雷器。

[0027] 图1和图2分别表示避雷器不同配置密度下的雷击闪络概率统计图，图中假设避雷器的保护范围小于半个档距，为简化统计工作，设不同杆塔间的档距是等距离的。如图1所示，所选取的9基杆塔中，2、4、6、8号杆塔均在三相上安装了线路避雷器，当超过绝缘子承受的雷电过电压幅值作用于3号杆塔时，由于避雷器的最大保护范围小于半个档距，因此3号杆塔处绝缘子会发生闪络；当超过绝缘子承受的雷电过电压幅值作用于3号杆塔和4号杆塔中间时，由于避雷器的最大保护范围小于半个档距，因此3号杆塔处绝缘子仍然会发生闪络。如图所示，统计发生闪络的格子数所占整个表格格子数的百分数，既能够表示出该避雷器配置情况下整条线路发生闪络的概率，同样适用于图2。当需要改变避雷器的保护范围或者避雷器的配置方式、杆塔间距等参数，可以制定出相应的表格，通过介绍的方法即可计算出该线路的雷击闪络率。

[0028] 综上所述，本发明方法是基于避雷器的保护距离和电磁暂态仿真程序(ATP)，以图形分析法为手段，分别在杆塔之间档距不同的状况下选取不同的雷击点，并明确提出了110kV和220kV输电线路避雷器的最优化配置。这相比现有技术，本发明方法直观易懂，简单明了，在能有效保护线路前提下，节省避雷器的安装数量，并能够在不同的线路参数下更改表格的相应参数，获得特定的线路情况下避雷器的最佳配置密度，具有普遍适用的特性，为科学指导输电线路避雷器的配置提供一定参考，易于应用和推广。

[0029] 以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

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