[发明专利]一种山地地区输电线路反击跳闸率测试方法

权利要求书

1.一种山地地区输电线路反击跳闸率测试方法，其特征在于，首先建立测试平台，该测试平台包括无线电流传感器(7)、冲击电压发生器(11)、控制及测量分析系统(17)、杆塔一(21)、杆塔二(22)、杆塔三(23)、同轴电缆(24)、避雷线一(81)、避雷线二(82)、A相输电线路(91)、B相输电线路(92)、C相输电线路(93)；

所述避雷线一(81)与避雷线二(82)分别将杆塔一(21)、杆塔二(22)和杆塔三(23)连接起来，所述冲击电压发生器(11)经同轴电缆(24)与杆塔一(21)的顶部连接，所述无线电流传感器(7)固定于接近杆塔一侧的同轴电缆(24)上；

所述的测试平台中杆塔一(21)包括杆塔主体一(101)、绝缘子串A1(131)、绝缘子串B1(132)、绝缘子串C1(133)、沙池(5)、接地装置一(61)以及接地引线一(161)，其中绝缘子串A1(131)、绝缘子串B1(132)和绝缘子串C1(133)分别连接了杆塔主体一(101)与A相输电线路(91)、B相输电线路(92)和C相输电线路(93)，所述杆塔主体一(101)塔脚经接地引线一(161)与接地装置一(61)相连，所述接地装置一(61)深埋在沙池(5)中，其中沙池由试验土壤(18)填充；

所述的测试平台中杆塔二(22)包括杆塔主体二(102)、绝缘子串A2(141)、绝缘子串B2(142)、绝缘子串C2(143)、接地装置二(62)以及接地引线二(162)，其中绝缘子串A2(141)、绝缘子串B2(142)和绝缘子串C2(143)分别连接了杆塔主体二(102)与A相输电线路(91)、B相输电线路(92)和C相输电线路(93)，所述杆塔主体二(102)塔脚经接地引线二(162)与接地装置二(62)相连；

所述的测试平台中杆塔三(23)包括杆塔主体三(103)、绝缘子串A3(151)、绝缘子串B3(152)、绝缘子串C3(153)、接地装置三(63)以及接地引线三(163)，其中绝缘子串A3(151)、绝缘子串B3(152)和绝缘子串C3(153)分别连接了杆塔主体三(103)与A相输电线路(91)、B相输电线路(92)和C相输电线路(93)，所述杆塔主体三(103)塔脚经接地引线三(163)与接地装置三(63)相连；

所述的测试平台中控制及测量分析系统(17)包括上位机(1)、无线模块(2)、信号采集器(3)、信号控制器(12)、高压差分探头一(41)、高压差分探头二(42)、高压差分探头三(43)，其中高压差分探头一(41)、高压差分探头二(42)、高压差分探头三(43)分别接在绝缘子串A1(131)、绝缘子串B1(132)、绝缘子串C1(133)的两端，并通过信号采集器(3)将所测电压信号上传到上位机(1)上；无线模块(2)将无线电流传感器(7)采集的电流传输至上位机(1)；上位机(1)通过控制信号控制器(12)改变冲击电压发生器(11)的输出电压；

该方法的步骤包括：

S1：模拟雷电直击输电杆塔，并进行耐雷水平测试；

S2：针对山地高土壤电阻率区域，改变沙池(5)中试验土壤(18)的土壤电阻率，从550Ω·m开始，每间隔50Ω·m取一个土壤电阻率，并重复进行步骤S1，测得该土壤电阻率下的耐雷水平；

S3：由下式计算不同土壤电阻率下，输电杆塔反击耐雷水平理论值I：

式中，I为反击耐雷水平理论值，L为接地装置导体的总长度，d为接地装置导体的直径，l为几何尺寸，L_gt为杆塔的等效电感，h_d为输电导线的平均高度，U_50％为绝缘子串的闪络电压，α为分流系数，K为经电晕校正后的耦合系数，m为误差系数，η为积分变量，ρ为土壤电阻率；

S4：采用粒子群优化算法对耐雷水平理论计算公式进行优化建模，计算出使耐雷水平实测值与理论值误差最小的m值；

S5：针对高土壤电阻率区域，根据步骤S4优化得出最优值m₁，代入公式(1)得到优化后的理论公式：

上式中，I_y为优化后的耐雷水平理论计算值；

S6：在山地较高土壤电阻率区域，改变沙池(5)中试验土壤(18)的土壤电阻率，从1050Ω·m开始，每间隔50Ω·m取一个土壤电阻率，并重复进行步骤S1，测得该土壤电阻率下的耐雷水平；重复步骤S4，优化得出最优值m₂，进而得到针对山地较高土壤率区域，输电线路耐雷水平的计算公式：

S7：在山地超高土壤电阻率区域，改变沙池(5)中试验土壤(18)的土壤电阻率，从2050Ω·m开始，每间隔50Ω·m取一个土壤电阻率，并重复进行步骤S1，测得该土壤电阻率下的耐雷水平，共测20组；重复步骤S4，优化得出最优值m₃，进而得到针对山地超高土壤率区域，输电线路耐雷水平的计算公式：

S8：由下式计算反击跳闸率Z：

式中，Z为反击跳闸率，M为年落雷日数，H_b为避雷线与杆塔连接处的离地高度，h_arc为避雷线弧垂，G为击杆率，D为避雷线间距，L_xj为绝缘子串闪络距离，U₁为输电线路额定电压；所述的击杆率G针对杆塔所处的位置。