一种10kV架空线路感应雷过电压计算方法及系统与流程

本发明涉及配电网防灾减灾，并且更具体地，涉及一种10kv架空线路感应雷过电压计算方法及系统。

背景技术：

1、配电网是电力系统的重要组成部分，作为电力系统中接近用户的一级，是电网企业连接用户的纽带，担负着直接向各电力用户输送电能的重要职责，在整个供电系统中起着至关重要的作用，其安全性对用户有着重大的影响。

2、雷害是干扰10kv配电网可靠送电的主要因素之一。由于配电网架空输电线路绝缘水平较低，除了雷电直击线路(直击雷)对线路绝缘可能造成破坏的情况外，还应考虑在雷击线路附近物体时通过电磁耦合在线路上产生感应过电压(感应雷)对线路绝缘的影响。对感应雷过电压，研究发现架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui与雷电回击电流幅值i、雷电回击通道到架空线的垂直距离l和导线对地高度h存在对应关系。目前较常用的分析手段是采用数值差分方法计算得到ui。为了获得较高的计算精度，一般在数值差分方法中设置较小的计算步长，这样导致计算时间过长，完成一次计算需要20分钟以上，而一个研究课题往往需要开展几十次甚至上百次计算，整个过程将耗费大量时间，计算效率十分低下。

技术实现思路

1、根据本发明，提供了一种10kv架空线路感应雷过电压计算方法及系统，以解决为了获得较高的计算精度，一般在数值差分方法中设置较小的计算步长，这样导致计算时间过长，完成一次计算需要20分钟以上，而一个研究课题往往需要开展几十次甚至上百次计算，整个过程将耗费大量时间，计算效率十分低下的技术问题。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种10kv架空线路感应雷过电压计算方法，包括：

3、确定雷电回击电流幅值i、雷电回击通道到架空线的垂直距离l和导线对地高度h数值；

4、基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第一子函数；

5、基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第二子函数；

6、基于导线对地高度h，确定第三子函数；

7、基于第一子函数、第二子函数以及第三子函数，计算得到10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui。

8、可选地，基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第一子函数，包括：

9、根据以下公式，确定第一子函数：

10、

11、其中，a1、b1和c1为f1(l)三个系数，每个系数取值范围为：a1∈[62.269,64.811]，b1∈[-0.519,-0.499]；c1∈[-1.003,-0.963]。

12、可选地，基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第二子函数，包括：

13、根据以下公式，确定第二子函数：

14、f2(l)＝a2sin(b2l+c2)

15、其中，a2、b2和c2为f2(l)三个系数，每个系数取值范围为：a2∈[1.065,1.067]，b2∈[0.0001252,0.0001268]；c2∈[1.916,1.922]。

16、可选地，基于导线对地高度h，确定第三子函数，包括：

17、根据以下公式，确定第三子函数：

18、f3(h)＝a3h+b3

19、其中，a3、b3为f3(h)两个系数，每个系数取值范围为：a3∈[0.078,0.083]，b3∈[0.304,0.364]。

20、可选地，基于第一子函数、第二子函数以及第三子函数，计算得到10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui，包括：

21、根据以下公式，计算得到10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui：

22、ui＝f1(l)·f2(l)·f3(h)·i

23、其中，ui单位为kv；l单位为m；h单位为m；i单位为ka。

24、根据本发明的另一个方面，还提供了一种10kv架空线路感应雷过电压计算系统，包括：

25、确定参数模块，用于确定雷电回击电流幅值i、雷电回击通道到架空线的垂直距离l和导线对地高度h数值；

26、确定第一子函数模块，用于基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第一子函数；

27、确定第二子函数模块，用于基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第二子函数；

28、确定第三子函数模块，用于基于导线对地高度h，确定第三子函数；

29、计算感应雷电电压模块，用于基于第一子函数、第二子函数以及第三子函数，计算得到10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui。

30、可选地，确定第一子函数模块，包括：

31、确定第一子函数子模块，用于根据以下公式，确定第一子函数：

32、

33、其中，a1、b1和c1为f1(l)三个系数，每个系数取值范围为：a1∈[62.269,64.811]，b1∈[-0.519,-0.499]；c1∈[-1.003,-0.963]。

34、可选地，确定第二子函数模块，包括：

35、确定第二子函数子模块，用于根据以下公式，确定第二子函数：

36、f2(l)＝a2sin(b2l+c2)

37、其中，a2、b2和c2为f2(l)三个系数，每个系数取值范围为：a2∈[1.065,1.067]，b2∈[0.0001252,0.0001268]；c2∈[1.916,1.922]。

38、可选地，确定第三子函数模块，包括：

39、确定第三子函数子模块，用于根据以下公式，确定第三子函数：

40、f3(h)＝a3h+b3

41、其中，a3、b3为f3(h)两个系数，每个系数取值范围为：a3∈[0.078,0.083]，b3∈[0.304,0.364]。

42、可选地，计算感应雷电电压模块，包括：

43、计算感应雷电电压子模块，用于根据以下公式，计算得到10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui：

44、ui＝f1(l)·f2(l)·f3(h)·i

45、其中，ui单位为kv；l单位为m；h单位为m；i单位为ka。

46、从而，基于数值差分计算方法提出近似拟合曲线函数，通过该函数可由雷电回击电流幅值、雷电回击通道到架空线的垂直距离和导线对地高度快速计算出10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压大小。

47、通过长期的计算工作发现，在计算精度要求不严苛的情况下，基于数值差分方法,预先获得10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui与雷电回击电流幅值i、雷电回击通道到架空线的垂直距离l和导线对地高度h的关系曲线，进一步得到近似拟合曲线函数。在以后的计算工作中，可直接通过该函数计算得到ui，极大地提高计算效率。

技术特征：

1.一种10kv架空线路感应雷过电压计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第一子函数，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于雷电回击通道到架空线的垂直距离l，确定第二子函数，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于导线对地高度h，确定第三子函数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于第一子函数、第二子函数以及第三子函数，计算得到10kv架空导线绝缘子承受的感应雷过电压ui，包括：

6.一种10kv架空线路感应雷过电压计算系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，确定第一子函数模块，包括：

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，确定第二子函数模块，包括：

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，确定第三子函数模块，包括：

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，计算感应雷电电压模块，包括：

技术总结
本发明公开了一种10kV架空线路感应雷过电压计算方法及系统，其中，该方法包括：确定雷电回击电流幅值I、雷电回击通道到架空线的垂直距离L和导线对地高度h数值；基于雷电回击通道到架空线的垂直距离L，确定第一子函数；基于雷电回击通道到架空线的垂直距离L，确定第二子函数；基于导线对地高度h，确定第三子函数；基于第一子函数、第二子函数以及第三子函数，计算得到10kV架空导线绝缘子承受的感应雷过电压U<subgt;I</subgt;。从而，基于数值差分计算方法提出近似拟合曲线函数，通过该函数可由雷电回击电流幅值、雷电回击通道到架空线的垂直距离和导线对地高度快速计算出10kV架空导线绝缘子承受的感应雷过电压大小。

技术研发人员：雷挺,沈海滨,赵霞,贺子鸣,卢甜甜,郭子炘
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25