一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法，采用差异化雷击故障树状图法，是基于雷电定位系统和故障录波图确定线路发生了雷击跳闸，并且现场确定了发生雷击故障的杆塔及雷击点，根据雷击故障树状图法对可能引起雷击故障的因子进行排查，最后结合具有差异性的权衡因数确定造成雷击故障的主因和次因，确定雷击故障的性质，最终根据防雷措施的差异性确定相应的改造措施。本发明的方法能够比较准确的对雷击故障进行定性，判断出雷击故障的成因，最终为故障杆塔的后期改造提供理论与技术依据。
【专利说明】一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于输电线路防雷与保护领域，具体地说涉及一种基于图形的雷击成因差 异化辨识方法。
【背景技术】
[0002] 高压输电线路距离长、跨距大、地形地貌复杂且高海拔分布占比多，因此杆塔遭受 雷击的概率很高，据统计电网公司每年的雷击故障占到全部故障的40%以上。故能否迅速 的对发现故障且系统的对故障点进行分析，对恢复电网的正常运行及后期改造具有极其重 要的指导意义。
[0003] 传统的雷击故障诊断主要依据录波法，但受到诊断元件存间或客观因素的影响会 存在一定的误判，各电网公司故障点诊断侧重点也不一致，大多数仅是对雷击杆塔和放电 点的查找，故障现场调研存在一定的盲目性，故障分析数据不够全面分析结果也不够直观， 最终形成的故障分析文件内容各式各样，故障报告对后期线路防雷改造的参考价值也不 高。本发明正是基于传统方式的不足，从故障点查找到最后的故障分析和改造方案的建立， 形成了一套层次清晰、分析全面、结果严谨的雷击故障差异化辨识方法。
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法，以满足实际应 用需要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种基于图形的雷击成因差异化辨 识方法，从而为杆塔的防雷改造提供理论实际指导和技术支持。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法，采用差 异化雷击故障树状图法，是基于雷电定位系统和故障录波图确定线路发生了雷击跳闸，并 且现场确定了发生雷击故障的杆塔及雷击点，根据雷击故障树状图法对可能引起雷击故障 的因子进行排查，最后结合具有差异性的权衡因数确定造成雷击故障的主因和次因，确定 雷击故障的性质，最终根据防雷措施的差异性确定相应的改造措施，采用差异化雷击故障 树状图法实施的步骤如下： (1) 首先，根据雷电定位系统和录波测试装置确定发生雷击跳闸的杆塔区段，现场调研 确定雷击故障杆塔号及故障相点，并在杆塔上查找雷击放电点； (2) 其次，根据雷击故障树状图中的6大影响因素，即雷电活动因素、地形地貌因素、环 境气候因素、改造方法因素、杆塔结构因素、人员因素，对相应的数据进行探测、计算，并建 立故障点的初步分析数据库； (3) 再次，完善故障杆塔数据库并采用"摘树叶"的方式对数据库进行分析，确定线路雷 击故障的性质及可能造成雷击故障的初步因子，并根据各因子对雷击故障影响的差异化系 数，确定造成雷击故障的主要因素； (4) 最后，结合分析结果及防雷措施的差异性，确定相应的防雷改造措施和具体的改造 方案。
[0007] 本发明的有益效果是：采用此方法其优点是，能够快速的筛选出造成杆塔雷击的 因子，确定雷击故障的主次因素，确定雷击故障的性质，从而为杆塔的防雷改造提供理论实 际指导和技术支持，能够解决目如电网防雷改造中存在的盲目性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本发明的原理框架示意图。
[0009] 图2为本发明的实施流程框架示意图。
【具体实施方式】
[0010] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些 等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
[0011] 如图1所示，本发明通过一棵"树"的树叶、树杈、分支、主干四者之间的相互层次 关系，对影响线路雷击跳闸的各因子进行充分的分层分级，更为简捷、直观的展示出各因子 间的相互关联，从而能够更为清晰的认识到哪些是造成当前雷击跳闸的要因，并确定起因 属于主观缺陷还是客观环境，为后期的防雷改造提供了参考依据。
[0012] 如图1所示，雷击故障的6大成因包括：雷电活动因素、地形地貌因素、环境气候因 素、改造方法因素、杆塔结构因素、人员因素。
[0013] 雷电活动因素主要从强度大和雷电频繁两方面体现，而用于衡量雷电强度的因子 又包含了雷电流幅值和放电时间，衡量雷电频繁的因子包含雷暴日和地闪密度两个。
[0014] 地形地貌因素分为海拔高度、地形、地貌三层，地形又可衍生为山区和水域，地貌 衍生为山顶、大倾角及大跨越。
[0015] 改造方法因素主要从杆塔已经实施的防雷措施不当造成的防护失效，根据防护对 象不同，防雷方法可分为防绕击、防断电、防闪络和防建弧四类。
[0016] 根据雷云放电的机理，影响落雷点的气候环境因素主要包含了植被高大、温度高、 湿度大、风速快4个因子。
[0017] 杆塔结构因素主要包含了绝缘配置和设计两方面的缺陷，对应的影响因子分别为 绝缘水平过低、绝缘材质缺陷和保护角偏大、接地网设计不能满足地质要求。
[0018] 人员因素中分为对杆塔施工不当、误判及巡线不到位三层，其中巡线不到位又包 含了巡线的频率低且质量差两个因子。
[0019] 如图2所示，雷击故障点成因分析主要分为四个层次：树叶层、树叉层、分支层、决 策层，根据各层与主干的关系对应为三级、二级、一级。树叶层是部分树叉层的衍生，此层汇 集了所有可能造成雷击故障的第三级因子；树叉层包含了树叶层和本层的全部雷击起因的 因子，通过"摘树叶"、"去树叉"的方式在本层可以确定雷击故障的主要成因；根据上述两层 的分析结果，采用"砍树枝"的方式，在分支层确定造成雷击故障的要因及主客观性；决策层 是综合上述分析结果及线路运行经验，对雷击故障的性质和成因做出准确判断。
[0020] 由此，本发明提供的一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法，可以概括为：采用 差异化雷击故障树状图法，是基于雷电定位系统和故障录波图确定线路发生了雷击跳闸， 并且现场确定了发生雷击故障的杆塔及雷击点，根据雷击故障树状图法对可能引起雷击故 障的因子进行排查，最后结合具有差异性的权衡因数确定造成雷击故障的主因和次因，确 定雷击故障的性质，最终根据防雷措施的差异性确定相应的改造措施，采用差异化雷击故 障树状图法实施的步骤如下： (1) 首先，根据雷电定位系统和录波测试装置确定发生雷击跳闸的杆塔区段，现场调研 确定雷击故障杆塔号及故障相点，并在杆塔上查找雷击放电点； (2) 其次，根据雷击故障树状图中的6大影响因素，即雷电活动因素、地形地貌因素、环 境气候因素、改造方法因素、杆塔结构因素、人员因素，对相应的数据进行探测、计算，并建 立故障点的初步分析数据库； (3) 再次，完善故障杆塔数据库并采用"摘树叶"的方式对数据库进行分析，确定线路雷 击故障的性质及可能造成雷击故障的初步因子，并根据各因子对雷击故障影响的差异化系 数，确定造成雷击故障的主要因素； (4) 最后，结合分析结果及防雷措施的差异性，确定相应的防雷改造措施和具体的改造 方案。
[0021] 步骤（2)建立完整的故障点的全息数据库，参数分析更加全面透彻，步骤（3)确定 雷击故障的主要成因更加快捷准确，步骤（4)防雷改造措施的针对性更强，防雷效果更加显 著。
[0022] 此方法能够比较准确的对雷击故障进行定性，判断出雷击故障的成因，最终为故 障杆塔的后期改造提供理论与技术依据。
[0023] 案例： 某500kV单回输电线路发生跳闸故障，经雷电定位系统查询及行波检测装置初步确定 故障点在20#-30#杆塔区段，现场调研发现26#杆塔绝缘子串上有明显的雷击放电痕迹，确 定雷击故障杆塔为26#杆塔。对26#杆塔的实际情况进行勘测，结果表明雷击杆塔仅采用 防绕击的双地线防护措施；杆塔的结构及绝缘配置均满足设计要求，但接地电阻实际测量 值超过了 30Ω ;线路的巡检工作符合计划要求、施工合理；故障杆塔位于高海拔大山区域， 周围植被茂盛且环境潮湿；经测量计算杆塔所在区域地貌为沿坡，地面倾角偏大属于大档 距杆塔且杆塔的；故障杆塔所在区段的地闪密度高达10次/年?平方公里，线路走廊的雷 电流幅值主要集中在l〇〇kA以内，且雷暴天气持续的时间较长。
[0024] 结合故障杆塔现场勘测结果和本发明的实施原理，对三次元、二次元进行筛检，确 定造成雷击故障的相关因子包括：1)杆塔位于山区海拔高地质环境恶劣，且接地电阻值偏 大；2)杆塔的地面倾角偏大导致杆塔的实际保护角超过设计值；3)雷击故障点为高雷区， 且雷暴天气持续时间长；4)故障杆塔周围植被茂盛。
[0025] 对上述因子进行分析，确定造成杆塔雷击故障的主要因素：1)杆塔的防雷保护措 施不能满足高海拔、高雷区杆塔的防雷要求；2)故障杆塔大型植被过多，也是造成落雷密度 过大的主要因素之一；3)地面倾角偏大导致杆塔的实际保护角超过设计值。
[0026] 根据故障点的勘测数据及分析结果，确定杆塔故障由绕击雷引起。综合考虑雷击 故障的主要成因、故障点的雷击性质及现有防雷装置的优缺点，确定杆塔的防雷改造方案 为对外坡相采用氧化锌避雷器防雷装置。
[0027] 以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和 原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于图形的雷击成因差异化辨识方法，采用差异化雷击故障树状图法，是基于 雷电定位系统和故障录波图确定线路发生了雷击跳闸，并且现场确定了发生雷击故障的杆 塔及雷击点，根据雷击故障树状图法对可能引起雷击故障的因子进行排查，最后结合具有 差异性的权衡因数确定造成雷击故障的主因和次因，确定雷击故障的性质，最终根据防雷 措施的差异性确定相应的改造措施，采用差异化雷击故障树状图法实施的步骤如下： (1) 首先，根据雷电定位系统和录波测试装置确定发生雷击跳闸的杆塔区段，现场调研 确定雷击故障杆塔号及故障相点，并在杆塔上查找雷击放电点； (2) 其次，根据雷击故障树状图中的6大影响因素，即雷电活动因素、地形地貌因素、环 境气候因素、改造方法因素、杆塔结构因素、人员因素，对相应的数据进行探测、计算，并建 立故障点的初步分析数据库； (3) 再次，完善故障杆塔数据库并采用"摘树叶"的方式对数据库进行分析，确定线路雷 击故障的性质及可能造成雷击故障的初步因子，并根据各因子对雷击故障影响的差异化系 数，确定造成雷击故障的主要因素； (4) 最后，结合分析结果及防雷措施的差异性，确定相应的防雷改造措施和具体的改造 方案。
【文档编号】G01R31/08GK104062522SQ201410226286
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】虢韬, 石帅军, 刘锐, 梁文勇, 赵淳, 杨恒, 毕家启 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司