一种多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法技术

本发明专利技术公开了一种多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法，通过对比同一线路不同次数的地闪拟合得出雷电流幅值累积概率的统计结果、拟合曲线及拟合残差平方和，选择雷电地闪2000次为阀值来分割线路走廊。线路走廊区段划分完毕后，分区段进行曲线拟合，得到输电线路走廊各区间的雷电流幅值累积概率分布公式。这样统计得到的输电线路走廊雷电流幅值累积概率分布参数能更准确地反映线路的雷电活动规律，为线路的防雷计算和工程设计提供指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网防雷领域
，具体地指一种多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法。
技术介绍
雷电流幅值累积概率分布是表征雷电活动情况、开展防雷计算分析和防雷工程设计的基础雷电参数之一。因此，准确获取雷电流幅值累积概率分布，对于认知雷电活动规律和特征、客观评价输电线路和杆塔的耐雷性能、指导防雷工程设计有着重要意义。目前的雷击计算中，采用IEEE推荐的公式表征全线路走廊的雷电流幅值累积概率分布P，如式(1)： P ( > I ) = 1 1 + ( I / a ) b - - - ( 1 ) ]]>式中，a、b为常参数，a为中值电流，即雷电流幅值大于此值的概率为50％；b为函数曲线陡度，b值越大曲线越陡，I为输电线路的雷电流幅值。在工程计算中，常根据需要基于某一区域或整个输电线路走廊内的所有地闪，统计拟合得出雷电流幅值累积概率分布公式中参数a、b的值，用于该区域或该线路的雷击计算。这种雷电参数统计方法，对雷电流幅值分布特性采用单一的公式表征。但是雷电定位系统的长期监测数据和已有研究结果表明，雷电流幅值的分布特性在不同地区存在较为显著的差异性，土壤电阻率、海拔、地形、纬度等均为影响因素。特高压交流和超特高压直流工程在近几年快速建设并投运，其线路走廊往往跨越高山、峡谷、平原、河流等多种地形，沿线海拔、地质条件也不同，南北走向的输电工程(如1000kV特高压示范工程)则跨越较大的纬度
范围。对于跨区、长距离的输电线路，单一公式只能表征全线路走廊地闪雷电流的综合分布特性，不能体现所经区域的差异性。因此，在跨区、长距离输电工程背景下，仍采用单一分布函数表征全线路走廊雷电流幅值的分布特性并不合理。有必要提出一种分割线路走廊、按区段分别统计拟合雷电流幅值累积概率分布的方法，使线路雷击跳闸率计算更加精细化。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述技术问题，提供提出一种针对跨区、长距离输电线路或走廊沿线雷电参数分布特性差异显著的多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法。为实现上述目的，本专利技术所设计的一种多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：基于线路杆塔经纬度坐标，沿输电线路走廊方向将输电线路划分为大小相等的多个网格，并将所有网格依次编号；步骤2：从未遍历的首个网格开始，按网格编号升序依次遍历网格，计算已遍历网格内地闪次数之和NL，直至NL≥2000时，将已遍历网格作为一个统计区段；步骤3：对输电线路余下部分，按照步骤2的方式继续依次划分得出输电线路余下的各统计区段；如遍历至最大编号网格不满足已遍历网格内地闪次数之和NL≥2000时，则将最大编号网格对应的统计区段与相邻的上一个统计区段合并为一个统计区段，区段划分结束；步骤4：对步骤3得到的各个区段，以ΔI为间隔统计每个区段中，在如下区间(0,ΔI]、(ΔI,2ΔI]…、(Im-ΔI,Im]、(Im,∞)内的地闪次数N0、N1…、Nn-1、Nn，其中，ΔI是将雷电流幅值Im平均分成n+1段后的值，得到n+1个区间，Im为ΔI的整数倍，按如下公式2计算各个区段内，输电线路的雷电流幅值I取0、ΔI…、Im-ΔI、Im时P(>I)的值，该值即为输电线路雷电流幅值大于I的概率； P ( > I ) = Σ k = I / Δ I n N k Σ k = 0 n N k - - - ( 2 ) ]]>各个区段内均得到离散点(0,P(>0))、(ΔI,P(>ΔI))…(Im-ΔI,P(>Im-ΔI))、(Im,P(>Im))，将上述各个区段内均得到的离散点(0,P(>0))、(ΔI,P(>ΔI))…(Im-ΔI,P(>Im-ΔI))、(Im,P(>Im))利用如下公式1的方法进行每个区段对应的曲线拟合，得到每个区段对应的参数a和b的拟合值； P ( > I ) = 1 1 + ( I / a ) b - - - ( 1 ) ]]>式中，a、b为常参数，a为中值电流，即雷电流幅值大于此值的概率为50％；b为函数曲线陡度，b值越大曲线越陡，I为输电线路的雷电流幅值；将各个区段对应的参数a和b的拟合值分别带入公式1后得到的各个对应的拟合表达式即为输电线路各个区段的雷电流幅值累积概率分布形式。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术提出的多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法，通过对比同一线路不同次数的地闪拟合得出雷电流幅值累积概率的统计结果、拟合曲线及拟合残差平方和(Residual Square Sum,RSS)，选择雷电地闪2000次为阀值来分割线路走廊。线路走廊区段划分完毕后，分区段进行曲线拟合，得到输电线路走廊各区间的雷电流幅值累积概率分布公式。这样统计得到的输电线路走廊雷电流幅值累积概率分布参数，以地闪次数为参照，使得雷电流幅值累积概率分布参数更加精细化。本方法统计得到的雷电流幅值累积概率分布更加灵活，不拘泥于一条线路只有一个a、b值，能更准确地反映线路的雷电活动规律，为线路的防雷计算和工程设计提供指导。附图说明图1为本专利技术中第一地闪次数条件下雷电流幅值分布的统计值及拟合曲线；图2为本专利技术中第二地闪次数条件下雷电流幅值分布的统计值及拟合曲线；图3为本专利技术中第三地闪次数条件下雷电流幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：基于线路杆塔经纬度坐标，沿输电线路走廊方向将输电线路划分为大小相等的多个网格，并将所有网格依次编号；步骤2：从未遍历的首个网格开始，按网格编号升序依次遍历网格，计算已遍历网格内地闪次数之和NL，直至NL≥2000时，将已遍历网格作为一个统计区段；步骤3：对输电线路余下部分，按照步骤2的方式继续依次划分得出输电线路余下的各统计区段；如遍历至最大编号网格不满足已遍历网格内地闪次数之和NL≥2000时，则将最大编号网格对应的统计区段与相邻的上一个统计区段合并为一个统计区段，区段划分结束；步骤4：对步骤3得到的各个区段，以ΔI为间隔统计每个区段中，在如下区间(0,ΔI]、(ΔI,2ΔI]…、(Im‑ΔI,Im]、(Im,∞)内的地闪次数N0、N1…、Nn‑1、Nn，其中，ΔI是将雷电流幅值Im平均分成n+1段后的值，得到n+1个区间，Im为ΔI的整数倍，按如下公式2计算各个区段内，输电线路的雷电流幅值I取0、ΔI…、Im‑ΔI、Im时P(>I)的值，该值即为输电线路雷电流幅值大于I的概率；P(>I)=Σk=I/ΔInNkΣk=0nNk---(2)]]>各个区段内均得到离散点(0,P(>0))、(ΔI,P(>ΔI))…(Im‑ΔI,P(>Im‑ΔI))、(Im,P(>Im))，将上述各个区段内均得到的离散点(0,P(>0))、(ΔI,P(>ΔI))…(Im‑ΔI,P(>Im‑ΔI))、(Im,P(>Im))利用如下公式1的方法进行每个区段对应的曲线拟合，得到每个区段对应的参数a和b的拟合值；P(>I)=11+(I/a)b---(1)]]>式中，a、b为常参数，a为中值电流，即雷电流幅值大于此值的概率为50％；b为函数曲线陡度，b值越大曲线越陡，I为输电线路的雷电流幅值；将各个区段对应的参数a和b的拟合值分别带入公式1后得到的各个对应的拟合表达式即为输电线路各个区段的雷电流幅值累积概率分布形式。...

【技术特征摘要】
1.一种多区段雷电流幅值累积概率分布统计方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：基于线路杆塔经纬度坐标，沿输电线路走廊方向将输电线路划分为大小相等的多个网格，并将所有网格依次编号；步骤2：从未遍历的首个网格开始，按网格编号升序依次遍历网格，计算已遍历网格内地闪次数之和NL，直至NL≥2000时，将已遍历网格作为一个统计区段；步骤3：对输电线路余下部分，按照步骤2的方式继续依次划分得出输电线路余下的各统计区段；如遍历至最大编号网格不满足已遍历网格内地闪次数之和NL≥2000时，则将最大编号网格对应的统计区段与相邻的上一个统计区段合并为一个统计区段，区段划分结束；步骤4：对步骤3得到的各个区段，以ΔI为间隔统计每个区段中，在如下区间(0,ΔI]、(ΔI,2ΔI]…、(Im-ΔI,Im]、(Im,∞)内的地闪次数N0、N1…、Nn-1、Nn，其中，ΔI是将雷电流幅值Im平均分成n+1段后的值，得到n+1个区间，Im为ΔI的整数倍，按如下公式2计算各个区段内，输电线路的雷电流幅值I取0、ΔI…、Im-ΔI、Im时P(>I)的值，该值即为输电线路雷电流幅值大于I的概率； P ( > I ) = Σ k = I / Δ I n N k Σ k = 0 n N k - - - ( 2 ) ]]>各个区段内均得到离散点(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵淳，雷梦飞，王佩，谷山强，吴军，吴敏，许衡，林卿，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42