基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法及系统，包括：获取目标区域内在过去时间段内的历史雷电活动强度和历史雷电活动频率，并根据历史雷电活动强度获取下一时段内预测的雷电活动强度和雷电活动频率；根据预测的雷电活动强度计算目标区域内的总受雷宽度和引雷区面积；计算目标区域内配电线路的雷击概率和被雷击中后的跳闸概率；根据预测雷电活动频率、雷击概率和被雷击中后的跳闸概率计算未来时段内引雷区面积内配电线路雷击跳闸的概率。本发明专利技术采用相邻时间的雷电参数进行计算，实现了短时预测并提高预测的准确性；在雷击种类中考虑了感应雷击的带来的影响，使其更适合配电线路雷击跳闸概率的计算。的计算。的计算。

【技术实现步骤摘要】
基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网雷电防护的
，更具体地，涉及一种基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法。

技术介绍

[0002]随着雷电天气的不断增多，配电网的防雷越来越重要。配电网防雷的首要前提就是对线路雷击跳闸概率进行预测，精确的预测有利于后续采取针对性的调控手段。若能采取较为简便的方法对雷击跳闸概率进行预测和计算，可以使调度人员及时发现配电线路在雷电天气下的薄弱点，针对具体线路采取相应措施，达到降低雷电危害的目的。
[0003]目前，在配电网防雷方面，多基于以往的长时间数据研究雷击跳闸率，并且研究多针对输电网，主要基于线路遭受雷击的可能性及雷击后跳闸的可能性，而忽略了感应雷对线路跳闸的影响，且对配电线路的短时雷击跳闸概率预测的研究尚少。随着智能配电网的发展和动态防雷概念的提出，对配电网雷击跳闸概率的预测越发有意义。配电网作为连接用户的最后的一个环节，一旦遭受雷击跳闸，必然使负荷遭受影响，尤其是工业、企业用户，停电后带来大量经济损失，降低了配电网供电可靠性。
[0004]因此，现有技术对于雷击跳闸率的计算只能用于评估一个长时间的雷击风险，无法对下一时刻做到雷击跳闸概率的短时预报，并且现阶段对于雷击跳闸概率的研究多聚焦于输电网，对配电网的雷击概率预测涉及不多，而现有输电线路的雷击跳闸概率的计算方法不能完全用于配电线路的雷击跳闸概率的计算。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，能够结合雷电相邻时间段内参数和感应雷击的影响，对下一时刻配电线路的雷击跳闸概率进行短时预测。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案。
[0007]本专利技术提供了一种基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，包括以下步骤：步骤1，获取目标区域内在过去时间段内的历史雷电活动强度和历史雷电活动频率，并根据历史雷电活动强度和历史雷电活动频率获取下一时段内预测的雷电活动强度和雷电活动频率；步骤2，根据预测的雷电活动强度计算目标区域内的总受雷宽度和引雷区面积；步骤3，计算目标区域内配电线路的雷击概率和被雷击中后的跳闸概率；步骤4，根据配电线路内的雷击概率和被雷击中后的跳闸概率计算未来时段内引雷区面积内配电线路雷击跳闸的概率。
[0008]优选地，所述步骤1还包括：
步骤1
‑
1，获取当前时刻之前时段内的历史雷电活动强度，并根据历史雷电活动强度得到此后时间段内的雷电活动强度；步骤1
‑
2，获取当前时刻之前时段内的历史雷电活动频率，并根据历史雷电活动频率得到此后时间段内的雷电活动频率。
[0009]优选地，所述步骤1
‑
1还包括：通过目标区域内雷电流的幅值来表示雷电活动的强度，在过去时间段内，获取雷电监测系统监测到目标区域的最大、最小雷电流的幅值分别是，则自当前时刻T起预测目标区域下一时间段的雷电流幅值I范围应当满足：优选地，所述步骤1
‑
2还包括：通过目标区域内落雷次数表示雷电活动的频率，在过去时间段内，雷电监测系统监测到目标区域发生的落雷次数为，单位时间的落雷次数为，则自当前时刻T起的预测下一时间段的落雷次数满足：优选地，所述步骤2还包括：步骤2
‑
1，计算目标区域内配电线路的直击雷受雷宽度；步骤2
‑
2，计算目标区域内配电线路的感应雷等效受雷宽度；步骤2
‑
3，根据配电线路的直击雷受雷宽度和感应雷等效受雷宽度计算总雷受雷宽度；步骤2
‑
4，根据总雷受雷宽度计算引雷区面积。
[0010]优选地，所述步骤2
‑
1中，配电线路的直击雷受雷宽度的计算还包括：计算雷电对导线的击距，计算式为：式中，为雷电对导线的击距，为杆塔的高度，其度量单位均为m，为雷电流幅值，即步骤1中预测的雷电活动强度，单位为kA；根据雷电对导线的击距，计算雷电对大地的击距，计算式为：式中，为雷电对大地的击距，其单位为m；
根据雷电对导线的击距和雷电对大地的击距计算配电线路的直击雷受雷宽度，计算式为：度，计算式为：式中，为K点为直击雷的宽度，为直击雷受雷宽度。
[0011]优选地，所述步骤2
‑
2还包括：步骤2
‑2‑
1，计算雷电对导线的击距大小的分界点M的临界电流；分界点M临界电流的计算公式如下：步骤2
‑2‑
2，计算感应雷击的最近和最远落雷位置、，判断是否存在感应雷击受雷宽度；其中，对于感应雷击的最近落雷位置：当感应雷电流满足时，；当感应雷电流满足时，；对于感应雷击的最远落雷位置，其计算式为：式中，为绝缘子雷电冲击50%放电电压，单位为kV；步骤2
‑2‑
3，若存在感应雷击受雷宽度则计算感应雷击受雷宽度大小，否则设置感应雷击受雷宽度为0；其中，当>时，计算线路的感应雷等效受雷宽度，计算式如下：优选地，所述步骤2
‑
3中，总雷受雷宽度的计算式为：其中，为直击雷受雷宽度，为感应雷等效受雷宽度。
[0012]优选地，所述步骤2
‑
4中，引雷区面积的计算式如下：
式中，为配电线路的长度，单位为km，为该线路的引雷区面积，单位为km2。
[0013]优选地，所述步骤3还包括：步骤3
‑
1，计算目标区域内配电线路的雷击概率；步骤3
‑
2，计算目标区域内配电线路被雷击中后的跳闸概率。
[0014]优选地，所述步骤3
‑
1中，雷击概率的计算式如下：式中，为该线路的引雷区面积，为目标区域的总面积，单位为。
[0015]优选地，所述步骤3
‑
2中，被雷击中后的跳闸概率的计算式为：式中，、、分别为雷直击率、击杆率和感应雷击率，、和分别表示雷击杆塔造成的雷电反击、雷电直击线路和感应雷过电压所对应的闪络率，为建弧率。
[0016]优选地，所述步骤4还包括：计算某一次落雷引起线路雷击跳闸的概率，计算式如下：其中，表示目标区域内配电线路的雷击概率，表示目标区域内配电线路被雷击中后的跳闸概率；在未来时段内线路雷击跳闸的概率为：其中，为过去时间段内，雷电监测系统监测到目标区域发生的落雷次数，为过去时间段长度，为所计算的未来时间段长度。
[0017]本专利技术还提供了一种基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算系统，包括：数据获取模块、雷电强度计算模块、雷击区域计算模块和雷击跳闸概率计算模块；其中，数据获取模块用于获取目标区域在当前时刻的前一时间段内的雷电活动强度和雷电活动频率数据；雷电强度计算模块用于计算目标区域在当前时刻的下一时段雷电活动的强度和雷电活动频率；雷击区域计算模块用于计算目标区域在当前时刻的下一时段的总受雷宽度和引雷区面积；
雷击跳闸概率计算模块用于计算目标区域在当前时刻的下一时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设当前时间点为，获取目标区域内在过去时间段内的历史雷电活动强度和历史雷电活动频率，并根据历史雷电活动强度和历史雷电活动频率获取未来时间段内预测的雷电活动强度和雷电活动频率；步骤2，根据预测的雷电活动强度计算目标区域内的总受雷宽度，基于受雷宽度计算引雷区面积；步骤3，基于引雷区面积计算目标区域内配电线路的雷击概率，同时计算被雷击中后的跳闸概率；步骤4，根据配电线路内的雷击概率、被雷击中后的跳闸概率以及预测的雷电活动频率计算未来时段内引雷区面积内配电线路雷击跳闸的概率。2.根据权利要求1所述的基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，所述步骤1还包括：步骤1
‑
1，获取当前时刻之前时段内的历史雷电活动强度，并根据历史雷电活动强度得到此后时间段内的雷电活动强度；步骤1
‑
2，获取当前时刻之前时段内的历史雷电活动频率，并根据历史雷电活动频率得到此后时间段内的雷电活动频率。3.根据权利要求2所述的基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，所述步骤1
‑
1还包括：通过目标区域内雷电流的幅值来表示雷电活动的强度，在过去时间段内，获取雷电监测系统监测到目标区域的最大、最小雷电流的幅值分别是，则自当前时刻T起预测目标区域下一时间段的雷电流幅值I范围应当满足：。4.根据权利要求2所述的基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，所述步骤1
‑
2还包括：通过目标区域内落雷次数表示雷电活动的频率，在过去时间段内，雷电监测系统监测到目标区域发生的落雷次数为，单位时间的落雷次数为，则自当前时刻T起的预测下一时间段的落雷次数满足：
。5.根据权利要求1所述的基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，所述步骤2还包括：步骤2
‑
1，计算目标区域内配电线路的直击雷受雷宽度；步骤2
‑
2，计算目标区域内配电线路的感应雷等效受雷宽度；步骤2
‑
3，根据配电线路的直击雷受雷宽度和感应雷等效受雷宽度计算总雷受雷宽度；步骤2
‑
4，根据总雷受雷宽度计算引雷区面积。6.根据权利要求5所述的基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，所述步骤2
‑
1中，配电线路的直击雷受雷宽度的计算还包括：计算雷电对导线的击距，计算式为：式中，为雷电对导线的击距，为杆塔的高度，其度量单位均为m，为雷电流幅值，即步骤1中预测的雷电活动强度，单位为kA；根据雷电对导线的击距，计算雷电对大地的击距，计算式为：式中，为雷电对大地的击距，其单位为m；根据雷电对导线的击距和雷电对大地的击距计算配电线路的直击雷受雷宽度，计算式为：算式为：式中，为K点为直击雷的宽度，为直击雷受雷宽度。7.根据权利要求6所述的基于相邻时段参数的配电线路雷击跳闸概率计算方法，其特征在于，所述步骤2
‑
2还包括：步骤2
‑2‑
1，计算雷电对导线的击距大小的分界点M的临界电流；分界点M临界电流的计算公式如下：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦锦雯，童充，洪奕，王涛，徐箭，郑建勇，吴越涛，石旭江，包雅孟，
申请(专利权)人：武汉大学东南大学，
类型：发明
国别省市：