一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法技术

本发明专利技术提出了一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法。本发明专利技术根据待评估线路构建多节点电网模型，计算得到节点电压、功率；设置多种故障类型下重合闸动作情况状态数据，通过静态安全分析得到线路故障前后潮流之比，通过N‑1及N‑2故障暂态稳定校核得到故障平均稳定时间，引入线路传输功率及电价计算线路发生雷击跳闸故障后动态运行损失；根据跳闸系数、线路故障后的平均修复时间及成本计算线路的静态跳闸损失；根据动态运行损失与静态跳闸损失计算出线路故障后的综合损失，根据线路故障后的综合损失与该线路所在区域的总损失之比设置雷击跳闸风险综合评估等级对线路进行估。本发明专利技术可以通过此方法对高压输电线路进行全面的评估。

【技术实现步骤摘要】
一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法
本专利技术属于高压输电线路风险评估
，尤其涉及一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法。
技术介绍
近年来，随着超、特高压线路、重要负荷供电线路、大型电源送出线路、跨区联网线路等重要输电线路的快速建设，以及土地资源紧缺导致可用的线路走廊日益减少，我国电网逐步形成了一些输送能力大、线路排列紧密的输电通道，这些输电通道已成为担负区域间电能输送的枢纽。我国大部分地区雷电活动频发，并且雷击是引起输电线路跳闸最主要的原因，约占40％-70％。因此，掌握重要输电通道雷电分布特征规律进行重要输电通道多线路雷击风险评估技术研究具有十分重要的意义。目前的高压输电线路雷击跳闸风险评估方法大多是建立相应的模型和算法以输电线路雷击跳闸率为基础划分不同的等级对线路进行评估。常见的雷击定量计算模型有规程法、电气几何模型、先导发展模型、蒙特卡罗法、行波法以及它们的改进算法模型，目前的风险评估方法只涉及到静态防雷计算领域，未考虑线路受雷击影响后电网负荷运行方面的安全稳定水平，导致评估结果是静态计算方面的定值。随着智能电网的发展，输电线路静态风险评估已经不能完全满足电力系统运维方面的需要。据统计，电网目前由雷击引起的故障类型有单相永久性故障、两相永久性故障、相间故障以及三相永久性接地短路故障。重合闸成功率。华中区域2016-2019年间发生的95次雷击跳闸事故中，重合成功共87次，占比91.58％。重合失败会对线路送电以及电网稳定运行水平造成很大的影响，因此，动态潮流也是输电线路评估十分需要考虑的问题。因此延伸现有高压输电线路的雷击跳闸风险评估方法的范围，根据电力系统暂态稳定准则，引入以潮流计算为基础的电力系统安全分析，得出线路故障前后潮流之比以及线路故障的平均稳定时间，结合线路传输功率和电价引入动态运行损失，与以雷击跳闸率为基础计算得到的静态跳闸损失结合起来，根据综合损失对输电线路雷击跳闸风险进行评估，有利于高压输电线路风险评估，并为提升电网安全稳定运行水平提供依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法，包括以下步骤：步骤1、选择电网区域内落雷频繁的线路，将落雷频繁的线路、以及与落雷频繁的线路同属于同一级别电网管辖区域的线路共同作为待评估线路，根据待评估线路构建多节点电网模型，设置多节点电网模型参数，通过电网潮流计算得到多节点电网模型中节点电压、节点功率，将多节点电网模型中节点电压与电压正常范围比较分析多节点电网模型运行是否正常；步骤2、结合多节点电网模型，设置多种故障类型下重合闸动作情况状态数据，通过静态安全分析得到线路故障前后潮流之比，根据电力系统暂态稳定准则设置稳定判据，结合稳定判据通过N-1故障暂态稳定校核计算单线路故障稳定时间，结合稳定判据通过N-2故障暂态稳定校核计算两线路故障稳定时间，进一步通过单线路故障稳定时间、两线路故障稳定时间得到故障平均稳定时间；步骤3、结合线路故障前后潮流之比、故障平均稳定时间，引入线路传输功率及电价，计算线路发生雷击跳闸故障后动态运行损失；步骤4、根据跳闸系数、结合线路故障后的平均修复时间、平均修复成本计算线路发生雷击跳闸故障后静态跳闸损失；步骤5、根据发生雷击跳闸故障后动态运行损失、发生雷击跳闸故障后静态跳闸损失计算出线路故障后的综合损失，根据线路故障后的综合损失与该线路所在区域的总损失之比设置雷击跳闸风险综合评估等级对线路进行评估。作为优选，步骤1所述待评估线路数量为N；步骤1所述多节点电网模型中节点数量为Z；步骤1所述多节点电网模型中节点电压与电压正常范围比较分析为：所述电压正常范围为[Vmin,Vmax]，依次判断V1,V2,...VN是否属于[Vmin,Vmax]，分析多节点电网模型运行是否正常；作为优选，步骤2所述多种故障类型下重合闸动作情况状态数据为：Datai,ji∈[1,4]，j∈[1,K]其中，Datai,j为第i种故障类型下第j种重合闸动作情况状态数据，4为故障类型的数量，故障类型依次为单相永久性故障、两相永久性故障、相间故障、三相永久性接地短路故障，K为每种故障类型下动作情况状态的数量；Datai,j由第i种故障类型下第j种重合闸动作情况状态下的故障位置、本侧保护跳开时间、本侧重合闸成功时间、对侧保护跳开时间、对侧重合闸成功时间构成；步骤2所述通过静态安全分析得到线路故障前后潮流之比具体为：通过Datai,j在多节点电网模型中设置故障，判断多节点电网模型中各线路N-1停运后，断面潮流是否越限、线路是否存在过载问题以及线路能否满足安全送电要求；所述断面潮流定义为P，潮流正常范围为[Pmin,Pmax]，在多节点电网模型中搜索各省间相关断面，并判断各省间相关断面各线路N-1停运后，若P不属于[Pmin,Pmax]，表示断面潮流越限，相应的线路存在过载问题，不能满足安全送电要求；并引入故障前后潮流之比作为比例系数来描述多节点电网模型中线路，具体为：μn＝wxn/wyn其中，wxn、wyn分别为多节点电网模型中第n条线路故障前、后潮流，n∈[1,N]；步骤2所述根据电力系统暂态稳定准则设置稳定判据，具体为：所述稳定判据为：多节点电网模型中百万千瓦机组电压振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；多节点电网模型中百万千瓦机组功角振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；多节点电网模型中百万千瓦机组有功出力振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；多节点电网模型中百万千瓦机组相角振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；多节点电网模型各线路上电压频率偏差振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；多节点电网模型各线路上传输有功振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；所述趋势为减幅振荡且趋于稳态的定义为：多个时刻采样的幅度为幅值不断减小的正弦函数，且本时刻采样点的数值与上一时刻采样点的数值偏差率小于一定阈值；步骤2所述结合稳定判据通过N-1故障暂态稳定校核计算单线路故障稳定时间为：通过Datai,j在多节点电网模型中设置N-1故障，结合稳定判据计算所述单线路故障稳定时间为：将根据所述稳定判据N-1故障下，得到的百万千瓦机组电压趋于稳态的时刻、百万千瓦机组功角趋于稳态的时刻、百万千瓦机组有功出力趋于稳态的时刻、百万千瓦机组相角趋于稳态的时刻、各线路上电压频率趋于稳态的时刻、各线路上传输有功趋于稳态的时刻计算平均值得到所述单线路故障稳定时间即：其中，tAn,i,j表示第i种故障类型下第j种重合闸动作情况状态下的单线路故障稳定时间，i∈[1,4]，j∈[1,K]，其中，4为故障类型的数量，故障类型依次为单相永久性故障、两相永久性故障、相间故障、三相永久性接地短路故障，K为每种故障类型下动作情况状态的数量；步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：选择电网区域内落雷频繁的线路，将落雷频繁的线路、以及与落雷频繁的线路同属于同一级别电网管辖区域的线路共同作为待评估线路，根据待评估线路构建多节点电网模型，设置多节点电网模型参数，通过电网潮流计算得到多节点电网模型中节点电压、节点功率，将多节点电网模型中节点电压与电压正常范围比较分析多节点电网模型运行是否正常；/n步骤2：结合多节点电网模型，设置多种故障类型下重合闸动作情况状态数据，通过静态安全分析得到线路故障前后潮流之比，根据电力系统暂态稳定准则设置稳定判据，结合稳定判据通过N-1故障暂态稳定校核计算单线路故障稳定时间，结合稳定判据通过N-2故障暂态稳定校核计算两线路故障稳定时间，进一步通过单线路故障稳定时间、两线路故障稳定时间得到故障平均稳定时间；/n步骤3：结合线路故障前后潮流之比、故障平均稳定时间，引入线路传输功率及电价，计算线路发生雷击跳闸故障后动态运行损失；/n步骤4：根据跳闸系数、结合线路故障后的平均修复时间、平均修复成本计算线路发生雷击跳闸故障后静态跳闸损失；/n步骤5：根据发生雷击跳闸故障后动态运行损失、发生雷击跳闸故障后静态跳闸损失计算出线路故障后的综合损失，根据线路故障后的综合损失与该线路所在区域的总损失之比设置雷击跳闸风险综合评估等级对线路进行评估。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择电网区域内落雷频繁的线路，将落雷频繁的线路、以及与落雷频繁的线路同属于同一级别电网管辖区域的线路共同作为待评估线路，根据待评估线路构建多节点电网模型，设置多节点电网模型参数，通过电网潮流计算得到多节点电网模型中节点电压、节点功率，将多节点电网模型中节点电压与电压正常范围比较分析多节点电网模型运行是否正常；
步骤2：结合多节点电网模型，设置多种故障类型下重合闸动作情况状态数据，通过静态安全分析得到线路故障前后潮流之比，根据电力系统暂态稳定准则设置稳定判据，结合稳定判据通过N-1故障暂态稳定校核计算单线路故障稳定时间，结合稳定判据通过N-2故障暂态稳定校核计算两线路故障稳定时间，进一步通过单线路故障稳定时间、两线路故障稳定时间得到故障平均稳定时间；
步骤3：结合线路故障前后潮流之比、故障平均稳定时间，引入线路传输功率及电价，计算线路发生雷击跳闸故障后动态运行损失；
步骤4：根据跳闸系数、结合线路故障后的平均修复时间、平均修复成本计算线路发生雷击跳闸故障后静态跳闸损失；
步骤5：根据发生雷击跳闸故障后动态运行损失、发生雷击跳闸故障后静态跳闸损失计算出线路故障后的综合损失，根据线路故障后的综合损失与该线路所在区域的总损失之比设置雷击跳闸风险综合评估等级对线路进行评估。


2.根据权利要求1所述的高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法，其特征在于：步骤1所述待评估线路数量为N；
步骤1所述多节点电网模型中节点数量为Z；
步骤1所述多节点电网模型中节点电压与电压正常范围比较分析为：
所述电压正常范围为[Vmin,Vmax]，依次判断V1,V2,...VN是否属于[Vmin,Vmax]，分析多节点电网模型运行是否正常。


3.根据权利要求1所述的高压输电线路的雷击跳闸风险综合评估方法，其特征在于：步骤2所述多种故障类型下重合闸动作情况状态数据为：
Datai,j
i∈[1,4]，j∈[1,K]
其中，Datai,j为第i种故障类型下第j种重合闸动作情况状态数据，4为故障类型的数量，故障类型依次为单相永久性故障、两相永久性故障、相间故障、三相永久性接地短路故障，K为每种故障类型下动作情况状态的数量；
Datai,j由第i种故障类型下第j种重合闸动作情况状态下的故障位置、本侧保护跳开时间、本侧重合闸成功时间、对侧保护跳开时间、对侧重合闸成功时间构成；
步骤2所述通过静态安全分析得到线路故障前后潮流之比具体为：
通过Datai,j在多节点电网模型中设置故障，判断多节点电网模型中各线路N-1停运后，断面潮流是否越限、线路是否存在过载问题以及线路能否满足安全送电要求；
所述断面潮流定义为P，潮流正常范围为[Pmin,Pmax]，在多节点电网模型中搜索各省间相关断面，并判断各省间相关断面各线路N-1停运后，若P不属于[Pmin,Pmax]，表示断面潮流越限，相应的线路存在过载问题，不能满足安全送电要求；
并引入故障前后潮流之比作为比例系数来描述多节点电网模型中线路，具体为：
μn＝wxn/wyn
其中，wxn、wyn分别为多节点电网模型中第n条线路故障前、后潮流，n∈[1,N]；
步骤2所述根据电力系统暂态稳定准则设置稳定判据，具体为：
所述稳定判据为：
多节点电网模型中百万千瓦机组电压振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；
多节点电网模型中百万千瓦机组功角振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；
多节点电网模型中百万千瓦机组有功出力振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；
多节点电网模型中百万千瓦机组相角振荡趋势为减幅振荡且趋于稳态；
多节点电网模型各线路上电压频率偏差振荡趋势为减幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾德文，甘艳，柳双，王俊，杜志叶，
申请(专利权)人：国家电网公司华中分部，武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42