一种适用于主网输电线路雷电灾害风险评估方法

技术领域

本发明属于电力输电线路雷电灾害风险评估领域，涉及一种适用于主网输电线路雷电灾害风险评估方法。

背景技术

随着国家科学技术的飞速发展，电力系统建设也日益增多，由于电力系统通常假设在野外，云地闪释放的回击电流对电力系统构成了严重的威胁。雷电往往会引起设备误操作故障，这种故障一是由于雷电直接击中电力系统设备，二是由于线间耦合形成的幅值过高的电压，对于主网而言，第二种可能性占据了很大比例。我国西南地区由于典型的卡斯特地貌，雷电活动尤为强烈，据统计资料显示，贵州省主网遭受雷击引起的线路跳闸率占总跳闸数的30％。

现有的线路避雷器设备只是一种防雷击泄流器件，不能直接对线路遭受雷击风险进行评估。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于主网输电线路雷电灾害风险评估方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种适用于主网输电线路雷电灾害风险评估方法，它包括以下步骤：

步骤1、将主网输电线路划分成若干个网格；

步骤2、提取多年ADTD闪电定位系统资料中雷击频次、雷击点坐标和雷电流强度这三个指标数据；

步骤3、根据步骤2中提取的雷电流强度进行处理得到正值数据；

步骤4、根据步骤3处理后的数据，统计出每个网格雷击次数，即雷击点坐标位于哪个网格中即为雷击一次，并计算出多年均值，表示单位面积上闪电密度；

步骤5、根据步骤3处理后的数据，统计出每个网格雷电流强度，并计算出多年均值；

步骤6、根据步骤3处理后的数据，根据网格中雷击点坐标计算出与线路直线距离，并计算出各雷击点坐标位置处在线路上耦合的雷电过电压峰值平均值；

步骤7、根据步骤4、步骤5、步骤6计算结果，对其进行去除量纲归一化处理；

步骤8、根据步骤7处理结果，采用主成分分析法，建立各网格雷击灾害风险评估模型。

步骤1中每个网格大小为1km×1km。

步骤3中雷电流强度进行处理方法为：对雷电流强度取绝，由于ADTD闪电定位系统资料中雷电流强度有正、负值之分，分别表示云中正、负地闪对地放电，因此雷电流强度变量需要对系统该指标数据取绝对值处理。

步骤4中单位面积上闪电密度计算公式为：

a＝T/(n×s)

式中：T为各网格雷击次数，n为采用资料年数，s为单位面积(1km×1km)，单位为km

步骤5中多年平均雷电流强度计算公式为：

式中：I为网格中一次雷击所对应的雷电流强度绝对值。

步骤6中各雷击点坐标位置处在线路上耦合的雷电过电压峰值平均值根据国家标准《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》GB/T 18481-2001中计算模型表达式为：

式中：h

步骤7中对结果数据进行去除量纲归一化处理表达式为：

式中：x

步骤8中采用主成分分析法，建立各网格雷击灾害风险评估模型过程为：

式中：x

因此，利用降维思想将多个评价指标转化为少数几个综合性指标，之间的线性组合F

式中：a

第i个主成分方差累积贡献率表达式为：

式中：Var(F

因此，建立各网格雷击灾害风险评估模型为：

Y(k)＝m(1)F

式中：m(i)为第i个主成分贡献率，Y(k)为第k个网格线路雷电灾害风险值，该值越高，表明线路遭受的雷电灾害风险越高，反之越小。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过对线路进行网格划分，结合全省ADTD资料，对每个小网格雷击频次、雷电流强度、雷电过电压这三个指标数据进行处理，并结合主成分分析法采用降维的思想，构建主网输电线路雷电灾害风险评估模型，能够实现对全省大区域范围主网输电线路雷电灾害风险进行评估，对已建线路防雷加固具有重要参考意义，同时对新建线路路径规划避开雷电高发区均具有一定的参考意义。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1所示，一种适用于主网输电线路雷电灾害风险评估方法，它包括以下步骤：

步骤1、将主网输电线路划分成若干个1km×1km的网格；

步骤2、提取多年ADTD闪电定位系统资料中雷击频次、雷击点坐标、雷电流强度这三个指标数据；

步骤3、根据步骤2中提取的指标数据，雷电流强度取绝对值，雷电流强度取绝对值是剔除雷电流强度为负值的样本数据，由于ADTD闪电定位系统资料中雷电流强度有正、负值之分，分别表示云中正、负地闪对地放电，因此雷电流强度变量需要对系统该指标数据取绝对值处理；

步骤4、根据步骤3处理后的数据，统计出每个1km×1km网格雷击次数，即雷击点坐标位于哪个网格中即为雷击一次，并计算出多年均值，表示单位面积上闪电密度；单位面积上闪电密度计算公式为：

a＝T/(n×s)

式中：T为各网格雷击次数，n为采用资料年数，s为单位面积(1km×1km)；

步骤5、根据步骤3处理后的数据，统计出每个1km×1km网格雷电流强度，并计算多年平均雷电流强度计算公式为：

式中：I为网格中一次雷击所对应的雷电流强度绝对值；

步骤6、根据步骤3处理后的数据，根据网格中雷击点坐标计算出与线路直线距离，并计算出各雷击点坐标位置处在线路上耦合的雷电过电压峰值平均值；各雷击点坐标位置处在线路上耦合的雷电过电压峰值平均值根据国家标准《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》GB/T 18481-2001中计算模型表达式为：

式中：h

步骤7、根据步骤4、步骤5、步骤6计算结果，对其进行去除量纲归一化处理；去除量纲归一化处理表达式为：

式中：x

步骤8、根据步骤7处理结果，采用主成分分析法，建立各网格雷击灾害风险评估模型；采用主成分分析法建立各网格雷击灾害风险评估模型过程为：

式中：x

因此，利用降维思想将多个评价指标转化为少数几个综合性指标，之间的线性组合F

式中：a

第i个主成分方差累积贡献率表达式为：

式中：Var(F

因此，建立各网格雷击灾害风险评估模型为：

Y(k)＝m(1)F

式中：m(i)为第i个主成分贡献率，Y(k)为第k个网格线路雷电灾害风险值，该值越高，表明线路遭受的雷电灾害风险越高，反之越小。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。