【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及架空输电线路防雷，具体为一种评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法及系统。
技术介绍
1、实际配电网所具有的复杂线路配置导致其防雷保护工作愈发困难，杆塔之间不规则的环境结构和不均匀的连接导致线路上的每个位置都有所不同，雷击风险也随线路位置的不同而变化，在实际使用中，为减少雷击对线路造成的损害，通常会在配电网的架空线安装避雷器以达到线路防雷的功能，但每一极上安装避雷器的反感会导致避雷器的保护成本和维护难度显著增加，因此，如何在安装有限数量的避雷器的条件下，经济高效地对配电网进行防雷保护已成为电力行业重点关注的问题，在过去的研究中，国内外学者探讨了杆塔之间连线的距离对避雷器防雷性能的影响，但没有考虑沿线雷电性能特性的变化，因此得出的结论可能不足以获得复杂配电线路的避雷器最佳安装设计，如果能够获得单个极点或线段的闪电性能的定量指标，便能够更精确地确定不同避雷器配置的极点位置，达到优化使用避雷器的整体防雷设计的目的，因此，在考虑架空配电线路的差别化闪络保护时，现有的主要问题是缺乏有效合理地调查单极闪络数的数值评估方法。
2、在亚热带地区，中压配电网络的架空输电线路容易遭受雷击，众所周知，配电变压器是架空输电线路上最脆弱的设备，在中国，为了保护这些变压器，需要在变压器的一次侧安装变压器专用避雷器，这类避雷器能够有效抑制来自电网系统的雷击浪涌，保证低压供电网络的安全可靠性，然而，在雷击期间，变压器专用避雷器可能会经历瞬时、高幅值的能量吸收，导致其永久性损坏或发生功能故障，容易引起配电系统的整体崩溃，因此，在实际的
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的架空输电线路防雷方法存在防雷效果不理想、成本高、维护复杂，以及如何有效抑制雷击能量，保护输电线路及其附属设备的安全性和可靠性的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法，包括采集架空输电线路数据，构建短导线的部分元等效电路模型和长导线的多导体传输线模型；针对同时存在长导线和短导线的架空输电线路系统，进行长导线和短导线的混合建模，对配网架空输电线路的雷击浪涌进行分析；通过对不同配置方案进行仿真评估，确定最佳避雷器配置方案。
4、作为本专利技术所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法的一种优选方案，其中：所述架空输电线路数据包括线路长度、杆塔间距、导线参数、屏蔽线位置、高度、配电变压器位置及相关参数。
5、作为本专利技术所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法的一种优选方案，其中：所述短导线的部分元等效电路模型包括将短导线分段，将分割后的所有小段之间的拓扑关系用关联矩阵asw表示，建立一个相互耦合的电路网络，基于电势的分感矩阵lsw和系数矩阵psw分析相互耦合，采用低频接地模型进行部分元等效电路建模，消除lsw和psw与频率之间的关系，通过时间延迟效应，将矩阵分成lo,sw、ld,sw和pd,sw，下标“o”表示矩阵保留没有时延的条目，下标“d”表示矩阵保留时延条目，基于电压和电流源，建立全波部分元等效电路模型的修正节点网络方程，表示为：
6、
7、其中，rsw为电阻矩阵，表示短导线部分元等效电路模型中的电阻，vsw、isw分别为节点电压和支路电流，下标“n”表示未受延迟影响，下标“b”表示受延迟影响，vn,sw(t)为未受延迟影响的节点电压，ib,sw(t)为受时间延迟效应影响的支路电流，表示关联矩阵的转置，us,sw(t)为短导线的电压源，is,,sw(t)为短导线的电流变量，为短导线的电容参数矩阵ps,sw的逆矩阵，τ为段间延迟时间。
8、作为本专利技术所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法的一种优选方案，其中：所述长导线的多导体传输线模型包括长平行导线用多导体传输线方程建模，使用单位长度电感和电容，“lw”的下标表示长导体的参数，方程沿线路在空间上离散化，用空间离散的节点电压vlw(t)和支路电流ilw(t)描述，通过求解间接雷电在架空输电长导线上的雷电电磁脉冲，构建架空输电线路的agrawal有损模型的时域耦合方程，表示为：
9、
10、其中，ii(x,t)和为多导体线路上的雷击电流矢量和散射电压矢量，lij为单位长度电感矩阵，表示多导体线路中导体之间的电感耦合，为导体高度h处雷击诱导的沿导体水平电场，ξij(x,t)为近似瞬态接地阻抗矩阵，ξij(x,t)卷积表示有耗接地引起的沿线电压降，cij为单位长度电容矩阵，表示多导体线路中导体之间的电容耦合。
11、作为本专利技术所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法的一种优选方案，其中：所述混合建模包括当系统中同时存在长导线和短导线时，在系统方程中完成相互之间的耦合，构建长导线和短导线上未知电压和电流的混合网络方程，表示为：
12、
13、其中，a表示长导线和短导线的耦合关系，llw表示长导线的单位长度电感矩阵，lm,o表示长导线和短导线的部分元等效电路参数矩阵，表示长导线和短导线的部分元等效电路参数矩阵的转置，clw为长导线的单位长度电容矩阵，为短导线的电容参数矩阵的转置，表示短导线的系数矩阵po,sw的逆矩阵，vlw(t)为长导线的节点电压，vsw(t)为短导线的节点电压，ilw(t)为长导线的支路电流，isw(t)为短导线的支路电流，ulw,s(t)为长导线的电压源，ξ(t)为时间延迟效应函数，lm,d为电势的分感矩阵，描述长导线和短导线在时间延迟效应下的相互耦合，lsw,d为短导线在时间延迟效应下的电感矩阵，为电势的分感矩阵的转置，pm为短导线的电容参数矩阵。
14、作为本专利技术所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法的一种优选方案，其中：所述对配网架空输电线路的雷击浪涌进行分析包括分析配网架空输电线路的组成和结构，架空输电线路包括三相裸导体、屏蔽线，线路整体长度为1公里，两端的阻抗相匹配，杆塔间的杆跨为60m，共17根，标号为p1～p17，配电变压器安装在中极p9上，为双柱结构，变压器主侧由变压器专用避雷器t保护；分析线路配置，相线由绝缘子支撑，绝缘子安装在混凝土杆子上的金属横臂上，裸导体半径取7mm，屏蔽线半径取4mm，屏蔽线撑在中心相线上方高出0.5m，相线间距s固定为0.5m，相线高度h固定为10m，配电变压器区两侧混凝土柱间距为1.5m；避雷器和接地系统的配置包括配电变压器和变压器专用避雷器分别位于5m和7m的高度，相线、配电变压器线和变压器专用避雷器线的横臂连接在一根公共接地引线上，接地引线半径为5mm，每极的接地极采用一根长度为2m、半径为0.02m的竖棒，含湿地面的土壤电导率为0.01s/m；绝缘子上的闪络采用破坏效应模型建模为受控开关，避雷器通过ieee的电路模型建模，基于中压下的浪涌能量，配电变压器用0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述架空输电线路数据包括线路长度、杆塔间距、导线参数、屏蔽线位置、高度、配电变压器位置及相关参数。
3.如权利要求2所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述短导线的部分元等效电路模型包括将短导线分段，将分割后的所有小段之间的拓扑关系用关联矩阵Asw表示，建立一个相互耦合的电路网络，基于电势的分感矩阵Lsw和系数矩阵Psw分析相互耦合，采用低频接地模型进行部分元等效电路建模，消除Lsw和Psw与频率之间的关系，通过时间延迟效应，将矩阵分成Lo,sw、Ld,sw和Pd,sw，下标“o”表示矩阵保留没有时延的条目，下标“d”表示矩阵保留时延条目，基于电压和电流源，建立全波部分元等效电路模型的修正节点网络方程，表示为：
4.如权利要求3所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述长导线的多导体传输线模型包括长平行导线用多导体传输线方程建模，使用单位长度电感和电容，“
5.如权利要求4所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述混合建模包括当系统中同时存在长导线和短导线时，在系统方程中完成相互之间的耦合，构建长导线和短导线上未知电压和电流的混合网络方程，表示为：
6.如权利要求5所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述对配网架空输电线路的雷击浪涌进行分析包括分析配网架空输电线路的组成和结构，架空输电线路包括三相裸导体、屏蔽线，线路整体长度为1公里，两端的阻抗相匹配，杆塔间的杆跨为60m，共17根，标号为P1～P17，配电变压器安装在中极P9上，为双柱结构，变压器主侧由变压器专用避雷器T保护；
7.如权利要求6所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述确定最佳避雷器配置方案包括使用仿真软件对不同配置方案进行仿真，模拟不同雷击情景下的系统响应，计算每种配置方案的防护效果和成本，基于雷击频率、地形、环境，选择不同的避雷器配置方案，通过仿真开展避雷器雷击能量的评估。
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块，混合建模模块，仿真评估模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的评估10kV架空输电线路抑制雷击能量方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述架空输电线路数据包括线路长度、杆塔间距、导线参数、屏蔽线位置、高度、配电变压器位置及相关参数。
3.如权利要求2所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述短导线的部分元等效电路模型包括将短导线分段，将分割后的所有小段之间的拓扑关系用关联矩阵asw表示，建立一个相互耦合的电路网络，基于电势的分感矩阵lsw和系数矩阵psw分析相互耦合，采用低频接地模型进行部分元等效电路建模，消除lsw和psw与频率之间的关系，通过时间延迟效应，将矩阵分成lo,sw、ld,sw和pd,sw，下标“o”表示矩阵保留没有时延的条目，下标“d”表示矩阵保留时延条目，基于电压和电流源，建立全波部分元等效电路模型的修正节点网络方程，表示为：
4.如权利要求3所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述长导线的多导体传输线模型包括长平行导线用多导体传输线方程建模，使用单位长度电感和电容，“lw”的下标表示长导体的参数，方程沿线路在空间上离散化，用空间离散的节点电压vlw(t)和支路电流ilw(t)描述，通过求解间接雷电在架空输电长导线上的雷电电磁脉冲，构建架空输电线路的agrawal有损模型的时域耦合方程，表示为：
5.如权利要求4所述的评估10kv架空输电线路抑制雷击能量方法，其特征在于：所述混合建模包括当系统中同...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖小兵，张松，祁汭晗，贾磊，蔡永翔，李跃，付宇，何肖蒙，徐玉韬，王扬，郑友卓，刘安茳，李新皓，郝树青，孙雨晴，史训涛，刘通，徐敏，孙健，柯清派，邱杨鑫，林致远，张恒荣，何心怡，樊科，何明君，周依然，罗剑，苗宇，李前敏，宋子宏，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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