摘要：本文首先分析了架空线路动态应急增容，接下来详细阐述了雷电天气对输电可靠性的影响，最后对输电线路雷击失效概率模型以及线路在雷电天气受到雷击的概率预估。
关键词：雷击；输电线路；雷击故障率
引言
由于我国电网规模不断扩大，电网容量不断增加，电网结构日趋复杂，远距离输电工程项目日益增多，直接导致电网遭受恶劣天气事件或者天气现象影响频率与程度不断提高。雷电天气作为一种气候现象，在夏季较为常见，由于在雷击过程中会产生放电现象，将对输电线路会产生一系列的不良影响，从而影响对电网安全运行。其中线路失效会直接影响正常供电需求，对电力企业和电力用户带来不良影响。通过对电力系统的运行模式进行研究可以发现，电网在受到雷电电流侵入以后，可能造成电网短路、闪络等电气扰动的问题，对电网系统的安全稳定运行造成不利影响。本文将从概率学角度进行分析，通过建立一种能够基于雷电天气现象的模型，计算在雷电天气下输电线路发生失效的概率信息，同时结合该模型进行雷电天气输电线路发生雷击故障概率的预测。
1架空线路动态应急增容概述
提高输电线路增容运行能为,对于缓解电为供需矛盾、巧证系统运行的可靠性、提高电为企业的经济效益意义重大。在用电高峰,线路的增容运行能缓解负荷快速增长与电网建设迟缓之间的矛盾;在用电低谷,线路的增容运行可减少线路的投运数量,降低线路损耗和维护费用。特别在应急场景下,当系统或设备失效干扰正常负荷分配、产生短期严重过负荷时,若线路具有一定的超铭牌增容运行能为,则能够有效避免设备因过载而损坏、尽可能减小故障影响范西,并为调度策略的调整预留一定的反应时间和操作时间吕前提高架空线路输送容量的方式主要有两种：(1)突破现有技术规程,提高导体最高允许运行温度的静态提溫增容技术；(2)监测线路实际运行环境状况,实时核算线路载流量,对线路允许输送容量进行精细化管理的动态监测增容技术。相比静态增容,动态增容无需论证提溫对导体弧垂变化及使用寿命的影响,在不突破现有技术规程的基础上挖掘线路传输的隐性容量,更为安全、经济、可靠。此外,近年来包括数据采集与监视控制系统(SCADA)、广域测量系统(WAMS)、生产管理系统(PMS)、能量管理系统(EMS)在内的电网实时监测、调度系统及气象预测、负荷预测等预测技术日臻成熟,使得利用丰富的电网、气象环境数据动态挖掘输电潜能成为可能。
2雷电天气对输电可靠性的影响
雷电会在输电线路周围产生磁场环境，在这种磁场环境下与输电线路所连接的各种电气设备都会产生放电效应，如果受到的影响较为严重将直接导致电力系统无法正常运行。输电线路需要长时间处在室外环境进行运作，遭受雷电天气无法避免，因此，要想确保输电线路在雷电天气环境下依然能够处于稳定状态进行正常运行，就需要更加清楚地认识到如何采取有效措施进行雷击故障预测，通过建立模型计算输电线路在雷电天气运行过程的失效概率，可以更加有效地做好防雷接地工作，保证防雷接地设计的科学性，以确保输电线路在恶劣环境下仍然能够安全稳定供电。在正常雷电天气环境下进行输电线路可靠性的评估，通常采用的方式为蒙特卡洛抽样法，使用这种方法需要对每条输电线路进行状态抽样，确定该线路在雷电影响下的失效概率。在本文当中笔者将利用雷电天气下，雷电故障可能发生的概率数值和雷电气象参数之间的联系进行计算，以此为依据建立雷击概率分布模型，通过结合气象参数进行雷击故障发生概率的预测，即输电线路在雷电天气环境下的失效概率。
3输电线路雷击失效概率模型
3.1输电线路雷击故障分析
选取雷电流幅值和落雷侧面距离两个参数计算输电线路绕击跳闸概率。在同一电压等级中，有n条线路发生m次故障事件，查询雷电信息统计记录得出m次故障事件的雷电流幅值以及落雷距离。
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3.2雷电绕击概率计算
公式f(u,v)为联合概率密度函数，它的物理意义解释为雷电发生时，通过雷电流幅值的大小以及落雷的侧面距离可以估算出发生雷电跳闸的概率。即为条件概率密度函数，也可记为f（BC|A），其中A表示架空输电线路雷击故障事件，B表示雷电流幅值大小，C表示落雷侧面距离大小。
4线路在雷电天气受到雷击的概率预估
（1）有关雷达相关参数的获取计算方式分析。通过使用气象雷达进行探测可以得出，雷达资料属于网格化基础数据信息。
（2）有关落雷的侧面距离计算方式分析。首先应进行线路方程的确定：通过勘测可以获得输电线路所在区域的网格经纬度数据信息，并且根据其经纬度信息进一步确定输电线路的坐标位置信息，其中的两个端点可以分别记录为M1(x1,y1)与M2(x2,y2)，由此就可以得到输电线路的直线方程式：ax＋by＋c＝0。
落雷点侧面距离的计算方式：假设在雷电天气环境下，雷云的范围中心为雷电实际放电位置，能够计算出在雷电进行实际放电过程中，与架空输电线路之间产生的侧面距离，也就是点与线之间距离的计算方式采用BP神经网络方式进行雷电流幅值的预测：根据所记录的相关历史数据，可以进行雷电流幅值、回波强度、回波顶高和垂直积累液态水含量之间的相关非线性数学模型建立：y＝f(x1,x2,x3)，通过对以上三个数据值进行计算，能够反推出雷电流幅值的预测值数据。y代表雷电流幅值，x1代表回波强度数值，x2代表回波顶高数值，x3代表垂直积累的液态水含量数值。为获得公式当中各项信息，进行公式的具体表达与计算，可以通过使用BP神经网络计算方式进行雷电流幅值、回波强度、回波顶高、垂直积累液态水含量之间的数学关系之间的计算。输电线路受到雷击后故障概率的预测分析：如果在输电线路途经区域范围当中，存在m个网格都处在雷电天气环境当中，那么在该输电线路当中，在受到雷击出现失效故障的概率。
5输电线路的防雷设计
（1）接地电阻防雷设计。通过对接地电阻进行测试，对地极的接地电阻可以起到很好的辅助作用，保证接地电阻功能得到更好的发挥。
（2）自动重合闸防雷设计。自动重合闸可以在自动重合的瞬间马上恢复电力供应，能够起到避免断电事故的作用。
结语
本文研究了雷击故障对输电线路可靠性的影响，并给出了雷电天气下的输电系统短期可靠性评估模型。通过分析输电线路雷击概率分布模型，确定了使用雷达气象参数预测雷电流幅值和计算雷电侧面距离，进而预测雷击失效概率。
参考文献
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论文作者:赵洋
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/16
标签：雷电论文; 线路论文; 概率论文; 电网论文; 天气论文; 回波论文; 故障论文; 《中国电业》2019年第12期论文;