[发明专利]一种输电线路差异化防雷方法及系统

说明书

本发明公开了一种输电线路差异化防雷方法，包括：获取防雷目标区域的历史雷电数据；将历史雷电数据中的日期按日雷电地闪次数降序排列，得到雷电日降序表；从雷电日降序表中依序提取多个最强雷电日，获取各最强雷电日中雷电发生的连续时段，利用输电线路微气象站获取连续时段的平均风速和风向数据；当满足预设的防护启动条件时，启动防雷电绕击差异化雷电防护；防护启动条件包括：平均风速大于预设的风速阈值，且风向满足预设的风向范围。本发明提供一种输电线路差异化防雷方法及系统，能够显著降低与飑线主导风向垂直的输电线路遭雷击绕击的概率，从而有效避免风偏雷击闪络造成的输电线路雷击跳闸，提高输电线路的雷击灾害防护能力。

技术领域

本发明涉及输电线防雷技术领域，尤其涉及一种输电线路差异化防雷方法及系统。

背景技术

受风速地形等因素影响，输电线路容易遭受雷电绕击影响，并且在风向垂直与输电线路时影响最为突出。为保障输电线路安全运行，电力部门在考虑各种运行工况的条件下设置了输电线路设计风速，在设计风速以下可保障系统安全。为适应不同地域的雷电风速特性，现行《110～750kV架空输电线路设计规程》规定，在沿海雷暴时风速较大地区及线路设计风速超过35m/s的地区采用15m/s作为杆塔风偏设计标准风速；对于内陆最大设计风速小于35m/s的地区一般采用10m/s作为杆塔风偏设计标准风速。

实际上，现有架空输电线路设计规程中选取的杆塔风偏设计风速是在缺乏海量准确雷电记录和高密度风速记录条件下的经验参数，并不一定能准确刻画对应的雷击风险。雷电过电压时的风偏闪络概率取决于风速与雷电的联合分布，如强雷暴时并发超设计风速的强风，将显著明显抬高雷电过电压下风偏闪络的风险。

实际生活中，强雷暴和大风具有强并发性，飑线天气下往往同时出现大量雷暴和强风。如强风天气下并发强雷暴，由风偏导致线路雷击跳闸的几率将会显著增加。根据对2005年至2013年间香港地区雷电和风速数据的分析，发现雷电和风速具有强并发性，大风时往往伴随有强雷暴，约有20％的雷电地闪发生在风速大于或等于15m/s杆塔风偏设计风速条件下，而雷电次数最多的40个最强雷暴日中，几乎所有雷电日的风速均在10m/s以上。因此，在雷暴日强风作用下，输电线路发生雷电绕击的风险显著高于预期。有必要针对性地分析识别存在较高雷电绕击风险地输电杆塔，并展开差异化地雷电防护。

根据气象领域的研究，强雷暴往往伴随飑线发生。飑线是我国夏季常见的灾害性对流天气，是由多个雷暴云团或雷暴单体侧向排列组成的强烈雷雨带，水平尺度长、宽均约几十至上百公里。飑线天气通常伴有雷暴、大风、冰雹和短时暴雨等，其中雷暴大风的出现频率最高。由于雷电是雷暴云和雷暴云团的云中、云间和云地放电造成的，雷电的移动轨迹取决于雷暴云团的移动趋势。发生雷暴时，雷暴云团的移动轨迹是在特定气候和环境条件的风向决定的。因气候和环境条件具有多年稳定的特性，雷电轨迹的统计特性具有比较强的稳定性和可重复性。

以粤港澳大湾区为例，华南地区的飑线引起的强阵风又称“石湖风”。受地理与气候条件影响，粤港澳大湾区飑线天气引起的石湖风可分为东北石湖风和西北石湖风：

春末夏初，当冷锋或低压槽南下影响华南及其沿岸地区时，如配合大气层上空有扰动由西向东经过时，将会形成西北石湖风；它将推动雷暴云团自珠江口西北部移向香港，造成西北往东南方向的雷暴轨迹。根据统计，2005年至2014年最强的40次雷暴中，20次雷暴轨迹来自西北方，占比达50％。

当热带气旋移至台湾附近海域时，外围雨带影响难以覆盖广东，而热带气旋的下沉气流一般会使华南沿岸地区云量稀少。长时间日照下，广东内陆地区下午会变得酷热，地面温度上升可能会激发雷暴产生。由于当时该区大气层中层的背景风一般为北至东北风，此时东北石湖风会推动多个雷暴云团或雷暴单体组成的飑线由东北往西南方向运动，并形成该方向的雷暴轨迹。据统计，2005年至2014年最强的40次雷暴中，15次雷电轨迹来自东北方向，占比达37.5％。