本發(fā)明屬于電子信息技術領域，具體涉及一種基于區(qū)域化的配電線路雷害風險評估方法。
背景技術：
配網線路分布廣、數(shù)量多且絕緣水平低，是最易遭受雷擊的地面設施，雖然現(xiàn)在采取了多種防雷技術措施，但由于雷擊造成的線路跳閘仍居于各類跳閘原因的首位。
圍繞著配電網線路的防雷治理，一直以來有兩個問題尚沒有解決：
1、配電網防雷裝置裝在哪里
配網線路眾多，基礎條件復雜，在設計建設過程中對于雷害防護考慮不足，造成配網線路雷害防治存在一定的盲目性，達不到預期效果。更多的是采用補救的方式，哪里有雷擊事故并由基層單位提出改造需求再去實施。現(xiàn)有的配網雷害防護的規(guī)范對于實際工作缺乏直接的技術支撐，如何防護、裝在哪里是困擾防雷工作的難題。
2、配電網線路雷害防護工作規(guī)劃
配網線路條件復雜，缺乏對配網線路基礎數(shù)據的搜集、整理、分析的技術手段，雖然電網各級管理部門對于雷擊事故影響配電網供電可靠性都很重視，但是雷害防護工作的規(guī)劃沒有技術支撐，無法有計劃的、合理的、高效的開展雷害防護工作。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種實現(xiàn)區(qū)域化雷害防止、整體提高區(qū)域內配電線路雷電防護水平的基于區(qū)域化的配電線路雷害風險評估方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的基于區(qū)域化的配電線路雷害風險評估方法，包括以下步驟：
a)確定區(qū)域：確定配電線路雷害風險評估的目標區(qū)域；
b)收集資料：根據步驟a)的目標區(qū)域，收集目標區(qū)域內所有配電線路的桿塔信息資料，包括桿塔編號、桿塔經度、桿塔緯度、絕緣子型號、桿塔高度、目標時間內雷擊故障情況；收集目標區(qū)域目標時間內雷電活動信息資料，包括落雷點編號、落雷點經度、落雷點緯度及雷電流幅值；
c)地理環(huán)境評估：統(tǒng)計步驟b)中每基桿塔所占據的地形地貌特征的種類，并根據每基桿塔將所占據的各種地形地貌特征的權重比逐項相加得出每基桿塔的權重值作為地形地貌風險評估結果，然后將所有桿塔的地形地貌風險評估結果由大到小排列形成地形地貌風險評估排序結果；
d)耐雷水平評估：結合步驟b)中每基桿塔的桿塔信息資料及雷電活動信息資料利用大圓路徑計算法逐基計算在架空線路上所有桿塔的落雷點與桿塔之間的距離，根據每基桿塔的落雷信息和落雷點與桿塔之間的距離利用雷擊感應過電壓規(guī)程法逐基計算所有桿塔所遭受的雷擊感應過電壓幅值，根據計算的每基桿塔的雷擊感應過電壓幅值與絕緣子的u50％雷電沖擊動作電壓值比較，統(tǒng)計造成每基桿塔上的絕緣子擊穿的總落雷點數(shù)，每基桿塔的總落雷點數(shù)為每基桿塔的過電壓風險評估結果，然后將所有桿塔的過電壓風險評估結果由大到小排列形過電壓風險評估排序結果；
e)雷害風險分析：根據步驟c)和步驟d)的評估結果進行匯總，將同時具有地形地貌風險評估結果和過電壓風險評估結果特征的桿塔作為重點防護桿塔。
進一步地，所述步驟d)中，利用大圓路徑計算法計算每基桿塔方圓1000米范圍內所有落雷點與桿塔之間距離，大圓路徑計算法的計算公式如下：
s＝r×arccos(sin(mlata)×sin(mlatb)×cos(mlona-mlonb)+cos(mlata)×cos(mlatb))×pi/180
其中：r為地球平均半徑
s為兩點間距離
a點經緯度坐標(mlona,mlata)
b點經緯度坐標(mlonb,mlatb)。
進一步地，所述步驟d)中，利用雷擊感應過電壓規(guī)程法逐基計算每基桿塔方圓1000米范圍內每基桿塔所遭受的雷擊感應過電壓幅值，雷擊感應過電壓規(guī)程法的計算公式如下：
其中：ug為絕緣子上的感應過電壓幅值
s為兩點間距離
i為雷電流幅值
hd為架空線路高度，也即桿塔高度。
進一步地，所述步驟d)中，所述根據計算的每基桿塔的雷擊感應過電壓幅值與u50％雷電沖擊動作電壓值比較，桿塔的雷擊感應過電壓幅值大于u50％雷電沖擊動作電壓值則統(tǒng)計一次，否則不計，統(tǒng)計造成每基桿塔上的絕緣子擊穿的總落雷點數(shù)，從而形成每基桿塔的過電壓風險評估結果。
進一步地，所述步驟c)中，所述地形地貌特征的種類包括山頂、臨水、大跨越、耐張轉角、山谷、空曠地帶及稻田與果園、地下有導電性礦和地下水位較高、山的向陽坡及低土壤電阻率；且所述地形地貌特征種類的權重比為山頂28％、臨水26％、大跨越10％、耐張轉角12％、山谷4％、空曠地帶及稻田與果園12％、地下有導線性礦和地下水位較高2％、山的向陽坡4％及低土壤電阻率2％。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明基于區(qū)域化的配電線路雷害風險評估方法，能夠實現(xiàn)區(qū)域化的雷害防治，為區(qū)域內配電網防雷治理工作提供科學、量化、有效依據；
2、通過本發(fā)明評估方法的實施，可以把有限的資金投入到重點線路、重點區(qū)段(危險線路、危險區(qū)段)，達到以最經濟的投入，得到最佳的雷電防護效果，整體提高區(qū)域內配電線路的雷電防護水平，提高供電可靠性；
3、本本發(fā)明評估方法能夠對配電線路在建設前期就線路的雷害風險做出評估，為設計單位提供必要的技術支持，做出最優(yōu)的線路架設設計方案。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明的基于區(qū)域化的配電線路雷害風險評估方法，包括如下步驟：
a)確定區(qū)域：確定配電線路雷害風險評估的目標區(qū)域；
b)收集資料：根據步驟a)的目標區(qū)域，收集目標區(qū)域內所有配電線路的桿塔信息資料，包括桿塔編號、桿塔經度、桿塔緯度、絕緣子型號、桿塔高度、目標時間(例如近三年或近五年)內雷擊故障情況；收集目標區(qū)域目標時間(近三年或近五年即落雷時間)內雷電活動信息資料，包括落雷點編號、落雷點經度、落雷點緯度及雷電流幅值；
其中：近三年或近五年內雷擊故障情況指的是因雷擊導線、桿塔及雷擊在桿塔附近在高壓導線上產生的感應過電壓所引起的線路跳閘；由于配電網線路數(shù)量眾多，引起配電網跳閘事故的因素包括：自然災害、鳥害、外力破壞、山火等；
c)地理環(huán)境評估：統(tǒng)計步驟b)中每基桿塔所占據的地形地貌特征的種類，并根據每基桿塔將所占據的各種地形地貌特征的權重比逐項相加得出每基桿塔的權重值作為地形地貌風險評估結果，然后將所有桿塔的地形地貌風險評估結果由大到小排列形成地形地貌風險評估排序結果；
其中：地形地貌特征的種類包括山頂、臨水、大跨越、耐張轉角、山谷、空曠地帶及稻田與果園、地下有導電性礦和地下水位較高、山的向陽坡及低土壤電阻率；且地形地貌特征種類的權重比為山頂28％、臨水26％、大跨越10％、耐張轉角12％、山谷4％、空曠地帶及稻田與果園12％、地下有導線性礦和地下水位較高2％、山的向陽坡4％及低土壤電阻率2％；
d)耐雷水平評估：結合步驟b)中每基桿塔的桿塔信息資料及雷電活動信息資料利用大圓路徑計算法逐基計算在架空線路上所有桿塔的落雷點與桿塔之間的距離，根據每基桿塔的落雷信息和落雷點與桿塔之間的距離利用雷擊感應過電壓規(guī)程法逐基計算所有桿塔所遭受的雷擊感應過電壓幅值，根據計算的每基桿塔的雷擊感應過電壓幅值與絕緣子的u50％雷電沖擊動作電壓值比較，桿塔的雷擊感應過電壓幅值大于u50％雷電沖擊動作電壓值則統(tǒng)計一次，否則不計，統(tǒng)計造成每基桿塔上的絕緣子擊穿的總落雷點數(shù)，每基桿塔的總落雷點數(shù)為每基桿塔的過電壓風險評估結果，然后將所有桿塔的過電壓風險評估結果由大到小排列形過電壓風險評估排序結果；
其中：利用大圓路徑計算法計算每基桿塔方圓1000米范圍內所有落雷點與桿塔之間距離，大圓路徑計算法的計算公式如下：
s＝r×arccos(sin(mlata)×sin(mlatb)×cos(mlona-mlonb)+cos(mlata)×cos(mlatb))×pi/180
其中：r為地球平均半徑
s為兩點間距離
a點經緯度坐標(mlona,mlata)
b點經緯度坐標(mlonb,mlatb)；
利用雷擊感應過電壓規(guī)程法逐基計算每基桿塔方圓1000米范圍內每基桿塔所遭受的雷擊感應過電壓幅值，雷擊感應過電壓規(guī)程法的計算公式如下：
其中：ug為絕緣子上的感應過電壓幅值
s為兩點間距離
i為雷電流幅值
hd為架空線路高度，也即桿塔高度；
e)雷害風險分析：根據步驟c)和步驟d)的評估結果進行匯總，將同時具有地形地貌風險評估結果和過電壓風險評估結果特征的桿塔作為重點防護桿塔；同時，過電壓風險評估結果數(shù)值較高及近三年或近五年內雷擊跳閘的桿塔也作為重點防護桿塔。
綜上所述，本發(fā)明基于區(qū)域化的配電線路雷害風險評估方法，能夠實現(xiàn)區(qū)域化的雷害防治，為區(qū)域內配電網防雷治理工作提供科學、量化、有效依據；并且，通過本發(fā)明評估方法的實施，可以把有限的資金投入到重點線路、重點區(qū)段(危險線路、危險區(qū)段)，達到以最經濟的投入，得到最佳的雷電防護效果，整體提高區(qū)域內配電線路的雷電防護水平，提高供電可靠性；另外，本本發(fā)明評估方法能夠對配電線路在建設前期就線路的雷害風險做出評估，為設計單位提供必要的技術支持，做出最優(yōu)的線路架設設計方案。