[發明專利]分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿故障的仿真方法

在審

• 申請號: 201911186906.6
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110765666A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 袁海燕;莊燕飛;師偉;姚金霞;李杰;李秀衛;孫景文;張丕沛;張振軍;孫艷迪;孫承海;劉嶸;王建
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國網山東省電力公司檢修公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 37105 濟南誠智商標專利事務所有限公司
• 代理人: 李修杰

本發明公開了一種分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿故障的仿真方法，包括以下步驟：建立輸電線路模型：所述輸電線路由送端變電站供電，經輸電線路，把電能輸送到受端變電站，輸電線路每隔幾百米由桿塔架設；建立雷電通道模型：利用R?C支路等效雷電先導通道對地的放電過程；建立仿真模型：模擬真實輸電線路由分叉雷引起間接擊穿的過程。本發明能夠定量計算分叉雷在輸電線路上產生的放電脈沖的幅值，在實際運行中可輔助判斷故障性質，對分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿的故障進行有效預防，避免了分叉雷間接擊穿情況下對線路產生的隱患。

技術領域

本發明涉及一種分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿故障的仿真方法，屬于輸電線路防雷技術領域。

背景技術

雷電流會產生強烈的電磁場、熱效應與應力作用，對輸電線路及電氣設備產生惡劣影響。由于雷電過程的復雜性以及造成雷擊事故的原因多種多樣，為了能掌握雷電特性準確分析雷電發展過程，目前大量采用雷電定位系統、雷電流和雷電過電壓監測系統來記錄故障波形，輔助雷擊故障查找和識別。

國內外對于雷電過電壓均作了大量的理論研究，建立了大量雷電過電壓仿真模型，并基于仿真分析雷電沖擊對超高速暫態保護和耐雷性能的影響，及對于短路故障的特征進行識別研究。上世紀80年代起，我國電網開始研究雷電監測技術，開發和建設雷電定位系統，目前已經在全國范圍內建成電網雷電監測網，為實現雷擊故障快速定位、雷擊事故鑒別、雷電參數統計、防雷水平評估和雷電預警提供了可靠的平臺。近年來從電磁場理論對雷擊桿塔塔頂產生的感應過電壓、反擊過電壓進行了計算和分析，對防雷計算和防雷設計的依據進行了補充。為了對線路雷擊事故的性質進行深入研究，結合在線監測系統提供的監測數據，研究自動識別和診斷系統對雷擊過電壓的類型進行自動識別和診斷，并根據診斷結果采取過電壓快速響應抑制的措施。

實際運行中，輸電線路落雷點不可能全部集中在導線、避雷線與桿塔上，因此雷擊的研究具有復雜性、不確定性。目前已有的研究大多是針對直接擊穿的雷擊，專門針對間接擊穿的研究很少。兩種擊穿方式對電力系統的影響也不盡相同，間接擊穿情況下會對線路產生隱患，但引起線路跳閘的幾率比直接擊穿小。在雷擊故障特征方面，間接擊穿也有別于直接擊穿。

分叉雷就是雷擊地面時，由于長空氣間隙放電的隨機性，雷電先導在下行發展過程中可能在電場強度相近的幾個方向上同時出現多條分支先導，并同時擊中多個地面物體的情況。由于分叉雷的特殊性，目前缺乏針對分叉雷雷擊故障的研究，因此，需要提出一種分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿故障的仿真方法。

發明內容

針對目前研究存在的不足，本發明提出了一種分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿故障的仿真方法，其能夠對分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿的故障進行有效判別。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是：

本發明實施例提供的一種分叉雷引起輸電線路雷擊間接擊穿故障的仿真方法，包括以下步驟：

建立輸電線路模型：所述輸電線路由送端變電站供電，經輸電線路，把電能輸送到受端變電站，輸電線路每隔幾百米由桿塔架設；

建立雷電通道模型：利用R-C支路等效雷電先導通道對地的放電過程；

建立仿真模型：模擬真實輸電線路由分叉雷引起間接擊穿的過程。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述輸電線路模型包括傳輸線幾何尺寸和導體數據。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述雷電通道模型為雷電先導沿通道向下運動時將電荷存儲在通道中，等效于電路中的儲能元件電容上有能量儲存，當雷電先導電暈的流注到達地面時，放電的最后階躍開始，當回擊向上發展，通道中的電荷對地放電相當于換路瞬間儲存的能量通過電路中的電阻以熱能形式放出。

作為本實施例一種可能的實現方式，在雷電通道模型中，雷擊導線電壓u 由下式估算：