输电线路运行状态专家系统技术导则(征求意见稿).doc
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1、 ICSICS备案号:备案号:中华人民共和国电力行业标准中华人民共和国电力行业标准DL/TDL/T 2020 输电线路运行状态专家系统技术导则输电线路运行状态专家系统技术导则TechnicalTechnical guideguide forfor runningrunning statusstatus expertexpert systemsystem inin transmissiontransmission lineline(征求意见稿)2020 - - - - 发布发布2020 - - - - 实施实施国国家家能能源源局局 发发 布布DL/T 20 I目目 次次 前言.II 1范围 .1
2、 2规范性引用文件 .1 3术语和定义 .1 4数据要求 .2 5风险评估 .2 6评估结果 .8DL/T 20 II前前 言言 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由全国电力架空线路标准化技术委员会线路运行分技术委员会归口并解释。 本标准负责起草单位: 本标准参加起草单位: 本标准主要起草人: 请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心(北京市宣武区白广路 二条一号,100761)。DL/T 20 1输电线路运行状态专家系统技术导则输电线路运行状态专家系统技术导则1 1范围范围本标准规定
3、了 110kV(66kV)及以上交直流架空输电线路的运行状态专家系统的数据要求、评估指 标、评估方法及评估结果等。 本标准适用于 110kV(66kV)及以上交直流架空输电线路的运行状态专家系统,适用于对架空输电线 路发生雷击、污闪、冰害、舞动、风偏等风险的运行状态进行评估分析。2 2规范性引用文件规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 25095-2010 架空输电线路运行状态监测系统 GB/T 28813-2012 800kV 直流架空输电线路运行
4、规程 GB 50545 110750 kV 架空送输电线路设计技术规程 GB 30951996环境空气质量标准 DL/T 1249-2013 架空输电线路运行状态评估技术导则 DL/T 741-2010 架空输电线路运行规程 DLT/374-2010 电力系统污区分布图绘制方法3 3术语和定义术语和定义3.13.1输电线路运行状态监测系统输电线路运行状态监测系统 MonitoringMonitoring SystemSystem ofof OperatingOperating statusstatus forfor overheadoverhead transmissiontransmissi
5、on lineslines 由若干安装在架空输电线路的数据采集设备和监测主站分析系统组成,可提供连续状态监测的系 统。3.23.2输电线路运行状态专家系统输电线路运行状态专家系统 RunningRunning statusstatus expertexpert systemsystem inin transmissiontransmission lineline可与输电线路运行状态监测系统进行数据交互,由不同类型的输电线路运行状态分析模型组成, 可对输电线路的运行状态(主要指发生雷击、污闪、冰害、舞动、风偏等风险)提供分析、评估、预 警等辅助决策功能的系统。3.33.3风速风速 SpeedSp
6、eed ofof windwind 是指空气在单位时间内水平运动的距离。气象预报的风向和风速指的是距地面 10m 高处在一定时 间内观测到的平均风速。3.43.4雷区分布图雷区分布图 LightningLightning zonezone mapmap是一组用来描述各区域地闪密度、输电线路雷击闪络危险风险的图集,由地闪密度图、电网雷害 风险分布图共同组成。3.53.5污区分布图污区分布图 pollutionpollution areasareas mapmap以电子地图为载体,反映电网现场污秽等级划分的区域分布图。3.63.6冰区分布图冰区分布图 icingicing regionregion
7、 distributiondistribution mapmap以电子地图为载体,反映电网覆冰厚度等级划分的区域分布图。DL/T 20 23.73.7舞动区分布图舞动区分布图 gallopinggalloping regionregion distributiondistribution mapmap以电子地图为载体,反映输电线路发生舞动可能性及舞动程度的区域分布图。4 4数据要求数据要求4.14.1数据来源数据来源 输电线路运行状态专家系统的数据来源包括但不限于输电线路台账数据、输电线路运行状态监测 系统的监测数据、非电力行业发布信息(例如气象部门发布的气象预警信息)等。 4.1.14.1.
8、1输电线路台账信息输电线路台账信息 电网公司的生产管理系统中有关输电线路的各类台账基础信息、各类专题图(包括雷区分布图、 污区分布图、风区分布图、冰区分布图、舞动区分布图) 。 4.1.24.1.2输电线路运行状态监测信息输电线路运行状态监测信息 通过输电线路运行状态监测系统、人工检测等手段获取到的各类在线监测(检测)信息,包括绝 缘子盐密和灰密、风速和风向、覆冰形式和覆冰厚度、舞动的幅值等信息。 4.1.34.1.3非电力行业信息非电力行业信息通过公开方式(以互联网、广播、电视等渠道上公开发布)获取的各类非电力行业信息,包括雷 电活动预警信息、大雾(浓雾)预警信息、大风(台风)预警信息、雨雪
9、冰冻预警信息、空气污染指 数信息等。 4.1.44.1.4运行经验运行经验主要指输电线路历年各类故障数据(包括发生的时间、地点、次数、主要原因) 、各类故障防治措 施的应用效果、各类特殊区段(包括大跨越区段、重污秽区、重冰区、易舞动区)的分布和变化趋势。4.24.2数据格式数据格式 输电线路运行状态专家系统的数据应满足 GB/T 25095-2010 中有关数据通信的一般约定、数据帧 格式、控制字定义及格式、数据结构及传输规则。5 5风险评估风险评估5.15.1雷害风险评估雷害风险评估 雷害风险评估主要有传统的雷害风险评估法和差异化雷击害风险评估法。 5.1.15.1.1传统的雷害风险评估法传
10、统的雷害风险评估法 传统的雷害风险评估法是以某一区段线路典型杆塔在传统雷电参数和典型地形地貌下计算得到的 雷击跳闸率作为评价指标。由于该方法的评估结果往往无法反映线路走廊沿线各个区域的雷电活动特征、地形地貌特征等的 差异性,无法达到预期效果,目前已很少采用。 5.1.1.15.1.1.1 参数参数传统的雷害风险评估法所需计算参数见表 1: 表 1 传统的雷害风险评估法所需计算参数 参数名 称额定 电压地形接地 电阻杆塔等 效电感导线平 均高度地线平 均高度绝缘子 串长两避雷 线间距保护角参数值 (示例)220山区100.42上中下 相: 38.1、3 1.3、24 .946.002.3410.
11、4015.6单位kV/uH/mmmmm度 精度 (小数 点后位 数)0 位/0 位2 位2 位2 位2 位2 位1 位DL/T 20 35.1.1.25.1.1.2 计算方法计算方法主要是采用规程法计算反击、绕击耐雷水平和跳闸率。规程法是按照经验公式进行计算,仅适用 于较低电压等级(一般高度约 40m 以下的杆塔)线路,用在超/特高压时误差大,并且考虑的问题比 较单一,针对特定的地形、地貌、线路构造及雷电活动的分析能力较弱。 (1)反击跳闸率的计算 采用规程法,反击耐雷水平的计算公式如下式:(1)50% 1 12.62.6gtd chUILhkR式中:k-导线和避雷线间的耦合系数;-杆塔分流系
12、数;Rch-接地电阻;Lgt-杆塔的等效电感;hd-导 线的平均高度。 则反击雷击跳闸率为:(2)11NgPn 式中:N-每 100km 线路每年(40 个雷电日)遭受雷击的次数;g-击杆率,对于在平原地区的双避雷线系 统可取 1/6,山区的双避雷线系统可取 1/4;P1-雷电流幅值概率;-建弧率。 (2)绕击跳闸率的计算 采用规程法,绕击率计算公式如下式: 平原线路:(3)9 . 386lgthP山区线路:(4)35. 386lgthP式中:ht-杆塔高度;-保护角。 则绕击跳闸率为:(5)22PNPn 式中:N-每 100km 线路每年(40 个雷电日)遭受雷击的次数;P-绕击率;P2-雷
13、电流幅值概率;-建 弧率。 5.1.1.35.1.1.3 风险指标风险指标 根据这条线路某一区段的典型线路杆塔参数,计算在传统雷电日(40)下的雷击跳闸率,与设计值进 行比较,若大于设计值,则雷击风险高,是线路的雷击易闪段。 5.1.2 差异化雷击风险评估法差异化雷击风险评估法 差异化雷击害风险评估法是针对不同区域、不同电压等级、不同重要性线路雷击特性的差异性,将线 路分为重要线路和一般线路进行雷害风险评估。目前,该方法已被广泛采用。 重要线路雷害风险评估,综合考虑线路特征参数、地形地貌特征和绝缘配置等因素,选择合适的防雷 计算方法,对各区段的各基杆塔进行计算分析,并结合运行经验,确定雷害发生
14、的风险级别。 一般线路雷害风险评估,依据雷区分布图找出反击、绕击概率较高的线路区段,明确线路易闪段和杆 塔。 5.1.2.15.1.2.1 参数参数 差异化雷击风险评估需考虑的参数见下表。 表表 2 2 差异化雷击风险评估需考虑的参数差异化雷击风险评估需考虑的参数输电线路台账信息雷电定位系统长期监 测数据气象部门发 布的天气预 警信息运行经验 参数 名称电压 等级档距地形 地貌塔型相导线 排列方 式导(地) 线弧垂导(地) 对地高度导(地) 线距塔 中线距地线 保护 角绝缘子 串长工频接 地电阻 值雷害等级地闪 密度是否有雷雨 天气预警信 息历史上发 生雷击的 次数已采取的 防雷措施DL/T
15、20 4离 参数值 (示例)1000 600.0山区 山坡酒杯塔水平27.50( 15.50)52.55(68 .00)26.80( 28.80)-4.90 10.4555.00强雷区 D13.0是0无单位kVm/mmm度m/次 /(km2.a)/次/精度 (小数 点后位 数)0 位1 位/2 位2 位2 位2 位3 位2 位/1 位/0 位/5.1.2.25.1.2.2 计算方法计算方法综合考虑线路沿线走廊的雷电活动特征、地形地貌特征、杆塔结构特征和绝缘配置等因素,选择 合适的计算方法,计算线路各区段、各基杆塔的反击和绕击跳闸率。计算方法如下: a)反击跳闸率的计算对于雷电反击,可采用 AT
16、P-EMTP 法。ATP-EMTP 法是基于当今世界上应用最广泛的研究电力系 统暂态过程的 EMTP 程序,将雷电波传播的过程等效为电阻性网络电路模型,计算实际电路的波过程。 该方法充分考虑了雷电波过程,和实际电路的波过程吻合较好,在反击雷跳闸率精确计算中得到了广 泛的应用。该方法宜考虑下列因素: 1)雷电流波形采用 2.6/50s。 2)考虑杆塔的不均匀波阻抗特性,可采用多波阻抗模型。该模型计算的波响应特性与真塔实测近似, 有横担杆塔模型的波特性比无横担更接近真实杆塔。 3)考虑雷电流的频率特性,线路模型可采用 ATP/EMTP 中 LCC 模块的“Jmarti”模型来模拟,输入线 路的具体
17、结构参数,ATP 文件即可自动生成线路参数。 4)考虑土壤电阻率及流过接地体的电流对冲击阻抗的影响,接地电阻采用杆塔冲击接地电阻模型。杆 塔冲击接地电阻值可采用 IEC 推荐的公式:(6)0 1ch gRRI I式 中:R0-工频接地电阻值;I-通过接地电阻的电流;Ig-土壤电离化的最小电流。002gEIR (7) 式中:E0-土壤电离时的场强,一般取300400kV/m;-土壤电阻率,.m。 5) 采用相交法或先导发展模型计算判断线路绝缘是否闪络。如果采用先导发展模型,需注意要求 它能反映海拔高度的影响。 6)考虑工作电压的影响。工频电压对双回线路的影响比较复杂,它与线路运行电压的相角有关,
18、当工 频电压相位角在 0360变化,工频电压的幅值为:(8)23l pUU 式中:Up-工频电压幅值,kV;Ul-线路最高运行电压,kV。 7)考虑感应电压的影响,感应电压可采用以下近似计算公式计算:(9))1 (2 . 204 . 0khhhIU cs ci式中:I:hc-导线对地平均高度,m;hs-避雷线对地平均高度,m;k0-导线和避雷线间的耦合系数。 b)绕击跳闸率的计算算法 对于雷电绕击,可采用电气几何模型(EGM)和先导发展模型(LPM) 。 电气几何模型是将雷电的放电特性与线路的结构尺寸联系起来而建立的一种几何分析计算模型。该模 型可依据现场观测数据和积累的运行经验对模型进行不断
19、修正,目前已被广泛运用于线路的绕击特性 分析和屏蔽失效现象的解释中。 该模型宜考虑下列因素: 1)考虑线路沿线地面倾斜角的影响。当地面倾角为 g 时,雷电先导对导、地线的最大击距可按下式 计算:DL/T 20 5(10) )(cos2)sin(cos)(coscos)(cos)(2222 22ggdbg gdbgdbkhhhhhh r 式中,hb-避雷线平均高度;hd-线平均高度;-保护角;g-地面倾角。 2)雷电先导对大地的击距与对导、地线击距不同。可依据导线对地的平均高度,雷电先导对大地的击 距采用相应的击距修正系数 进行修正。 的取值可按下式计算:(11)0.360.17ln(43)40
20、 0.5540cccHHm Hm式中:Hc-导线对地平均高度。 3)雷电先导入射角 的分布概率 P() ,可按下式计算:(12)3( )0.75cosP先导发展模型是近年来基于雷电观测和长空气间隙放电研究成果建立的雷电屏蔽分析模型。该模型的 物理过程清晰,可适用于不同线路结构、地形地貌等因素影响下的输电线路绕击特性分析。但是,该 模型没有考虑放电的分散性和上行先导的竞争,该模型是近年来才提出的,目前应用还不够广泛,其 能否更精确模拟实际工况下的雷电发生、发展过程,还有待大量理论数据和实践应用的验证。 5.1.2.35.1.2.3 风险指标风险指标对某一电压等级线路,输入雷害风险评估所需的参数,
21、采用上述计算方法,对该线路的反击、绕 击跳闸率进行计算。以计算得到的线路平均跳闸率为参考,以平均跳闸率的 50、100、150为分 级点将雷击风险级别分为 A 级、B 级、C 级、D 级四个等级。其中,A 级和 B 级的雷击闪络风险低,防 雷性能较好;C 级和 D 级的雷击闪络风险较高,防雷性能差。若评估结果与输电线路运行状态监测信息不一致(例如气象信息显示无雷电活动,而评估结果为 发生雷击风险级别较高),需重新核对输入参数,重启计算程序模块。若评估结果与输电线路运行经 验不一致(例如运行经验数据显示所评估线路区段历史上未曾发生雷击故障或处于雷区分布图级别较 低区域,而评估结果为发生雷击风险级
22、别较高),需充分考虑运行经验数据,适当采取雷击评估模块 给出相应的防雷击措施建议。 5.25.2 污闪评估污闪评估 可利用爬电比距法、污耐压法等计算方法,计算得到当前污秽等级条件下的污闪跳闸率和绝缘子 片数配置。将计算结果与设计值进行比较,达到对污闪风险进行评估的目的。对于一般线路(220kV 及以下电压等级)可用爬电比距法计算,对于重要线路(330kV 及以上电压等级)可用污耐压法计算。5.2.15.2.1 爬电比距法爬电比距法 5.2.1.15.2.1.1 参数参数利用爬电比距法进行污闪评估时需综合考虑输电线路台账信息(绝缘子爬电比距、污秽等级、污 秽等级对应的爬电比距设计值等) 、输电线
23、路运行状态监测信息(绝缘子盐密和灰密监测值) 、环保部 门发布的大气环境监测信息(可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮等污染物的浓度) 、污闪运行经验。 风险评估所需考虑的参数见表 3。 表表 3 3 爬电比距法计算需要考虑的参数爬电比距法计算需要考虑的参数输电线路台账信息输电线路运行 状态监测信息环保部门发布的大气环境监测信息运行经验参数 名称绝缘子 爬电比 距污秽 等级污秽等级对 应的爬电比 距设计值盐密 监测值灰密 监测值可吸入颗粒物 浓度监测值二氧化硫浓 度监测值二氧化氮浓 度监测值历史上发生 污闪的次数单位mm/kVa、b 、c 、d 、emm/kVmg/mm2mg/mm2mg/m3mg
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