本发明涉及一种电气工程技术领域，是一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法。
背景技术：
配电线路承担着直接向低压负荷分配电能的重任，作为连接用户、管控电能质量的最后环节，配网运行的安全性、可靠性是保证电力质量的基础。闪络率作为配电线路风险评估特征参量，综合考虑了线路耐雷水平、线路所经过地区的雷电活动情况、线路等效受雷宽度及雷电流概率分布等因素的影响，并且作为线路雷击跳闸、雷击断线等故障的诱因，能够对线路雷击跳闸、雷击断线等故障风险进行评估，同时，闪络率的计算与配网复杂多样的接地方式、建弧率等因素不相关，可适应于各种接地方式的配电网进行雷电风险评估的精确计算。目前对于闪络率的计算，通常做如下考虑：直击雷线路等效受雷宽度d取为4hd b，其中，hd为最高导线的平均悬挂高度，b为所架设的两根避雷线之间的平均宽度。然而现有的公式假定了雷电的累计方向为竖直向下，而实际上雷电的角度为随机的，为此，提出一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法。
技术实现要素：
本发明提供了一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决配电线路闪络率计算存在的设定了雷电雷击方向为竖直向下，而实际上雷电雷击方向角度是随机的，故造成计算精度低的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，包括以下步骤：
步骤一：采集各项数据，包括导线工作电压瞬时值uph、接触网导线平均高度hc，av，及雷击电流i；
步骤二：选取击距计算公式，分别计算出雷电对加强线的击距rs、雷电对导线的击距rc和雷电对大地的击距rg；
步骤三：通过概率密度分布函数计算出雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)；
步骤四：建立电气几何模型；
步骤五：根据步骤四所绘制的电气几何模型，计算出雷电以ψ角度入射时雷电先导的暴露面积，进而计算出沿水平方向的投影面积。
步骤六：根据投影面积以及雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)，获得以ψ角度入射的雷电先导击于牵引网时牵引网的绕击闪络率pa(ψ)。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述步骤二中，选取的击距公式如下所示：
上述忽略接触网的运行电压，将击距公式简化为如下所示：
上述步骤三中，雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)如下所示：
g(ψ)＝kmcosm(ψ)。
上述雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)中m＝2，k2＝2/π。
本发明公开了一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，通过雷击入射角度概率密度分布函数计算雷击计入射角概率，同时根据电气几何模型计算出暴露面积，从而推导出以ψ角度入射的雷电先导击于牵引网时牵引网的绕击闪络率，将雷电的入射角度考虑进计算公式内，使得计算出的结构更加精准。
附图说明
附图1为本发明的获取方法流程示意图。
附图2为本发明的电气几何模型示意图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1、2所示，该基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，包括以下步骤：
步骤一：采集各项数据，包括导线工作电压瞬时值uph、接触网导线平均高度hc，av，及雷击电流i；
步骤二：选取击距计算公式，分别计算出雷电对加强线的击距rs、雷电对导线的击距rc和雷电对大地的击距rg；
rs＝10i0.65
rc＝1.63(5.015i0.578-0.001uph)
上述rs为雷电对加强线的击距；rc为雷电对导线的击距；rg为雷电对大地的击距；i为雷击电流，单位为ka；rs为雷电对加强线的击距，单位为m；rc为雷电对导线的击距；rg为雷电对大地的击距；uph为导线上工作电压瞬时值；单位为kv，hc，av为接触网导线平均高度。
步骤三：通过概率密度分布函数计算出雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)；
其中，m＝2，k2＝2/π；
雷电先导在到达地面时所带的入射角是任意的，同时先导入射角所出现的概率是有规律可循的，经过归纳提出上述公式，由式中可以看出，雷电入射角只有在(-π/2，π/2)时才有出现的可能。
步骤四：建立电气几何模型；
电气几何模型如附图2所示，电气几何模型中将雷电流幅值与被击物几何尺寸联系起来击距，将大地作为参考面，导线和大地的雷电击距采用ieee导则推荐的公式。
步骤五：根据步骤四所绘制的电气几何模型，计算出雷电以ψ角度入射时雷电先导的暴露面积，进而计算出沿水平方向的投影面积；
如图2所示，以加强线所在的点作为坐标系的远点o，以与地面平行的过原点的直线为x轴，垂直与地面的直线为y轴，正馈线所在的点坐标为f，dg、bh、ae为雷电先导方向，ab、bd分别为正馈线与加强线的暴露弧弦长，α、β分别为ab、bd与雷电方向的夹角，过b点、d点分别做雷电反向上的垂线，与雷电先导交于a“、b“、ba“、db“即为暴露弧段在雷电入射角垂直方向上的投影长度，当雷电先导落入ba“范围时，绕击正馈线；落入db“范围时，将雷击加强线；当ψ＝0°时，雷电先导为垂直向下的方向，此时ba“与db“与水平方向平行，与传统暴露距离概念相符，验证了模型的可行性，图1中，设a点坐标为(xa，ya)，b点坐标为(xb，yb)，d点坐标为(xd，yd)，f点坐标为(xf，yf)，结合图1中，可得如下所示公式：
ba″＝absin(π-α-ψ)
计算出雷电以ψ角度入射时雷电先导的暴露面积为2*l*ds，从而对应的投影面积则为：2*l*ds/cosψ。
步骤六：根据投影面积以及雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)，获得以ψ角度入射的雷电先导击于牵引网时牵引网的绕击闪络率pa(ψ)。
将雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)与雷击跳闸面积公式结合获得如下所示公式：
将上述公式带入下式得出闪络率pa(ψ)。
本发明公开了一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，通过雷击入射角度概率密度分布函数计算雷击计入射角概率，同时根据电气几何模型计算出暴露面积，从而推导出以ψ角度入射的雷电先导击于牵引网时牵引网的绕击闪络率，将雷电的入射角度考虑进计算公式内，使得计算出的结构更加精准。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
1.一种基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采集各项数据，包括导线工作电压瞬时值uph、接触网导线平均高度hc，av，及雷击电流i；
步骤二：选取击距计算公式，分别计算出雷电对加强线的击距rs、雷电对导线的击距rc和雷电对大地的击距rg；
步骤三：通过概率密度分布函数计算出雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)；
步骤四：建立电气几何模型；
步骤五：根据步骤四所绘制的电气几何模型，计算出雷电以ψ角度入射时雷电先导的暴露面积，进而计算出沿水平方向的投影面积。
步骤六：根据投影面积以及雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)，获得以ψ角度入射的雷电先导击于牵引网时牵引网的绕击闪络率pa(ψ)。
2.根据权利要求1所述的基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，其特征在于，步骤二中，选取的击距公式如下所示：
3.根据权利要求2所述的基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，其特征在于，忽略接触网的运行电压，将击距公式简化为如下所示：
4.根据权利要求1或2或3所述的基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，其特征在于，步骤三中，雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)如下所示：
g(ψ)＝kmcosm(ψ)。
5.根据权利要求4所述的基于电气几何模型的配电线路闪络率获取方法，其特征在于，雷击入射角度概率密度分布函数g(ψ)中m＝2，k2＝2/π。
技术总结