基于分形理论的高速铁路高架桥接触网系统雷击空间电场研究

雷击高速铁路高架桥接触网系统的空间电场研究是高速铁路防雷研究的基础。本文采用有限差分法和超松弛迭代法计算雷击高速铁路高架桥接触网系统的空间电场,结合雷电先导分形发展的统计特性和跃变判据确定出相应的模型参数,建立并验证了雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形模型。通过该模型的仿真,得到接触线和AF线有无工作电压、不同高架桥高度和不同雷电流幅值3种情况下的雷电跃变前一瞬间的空间电场。分析结果得出:接触线和AF线的工作电压、高架桥高度和雷电流幅值均会影响该空间电场的分布,雷电流幅值还会影响该空间电场的数量级大小。

高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究

高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究是高速铁路防雷研究的基础。结合雷电先导分形发展理论,建立雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形数值计算模型。利用该模型进行多次仿真,分别得到不同的接触网系统工作电压、高架桥高度、雷电流幅值、雷电先导起始位置下雷击过程中AF线和承力索表面场强的最大值。分析结果表明:4个因素均对各导线表面场强产生不同程度的影响,但在雷电先导跃变前,各导线表面场强的最大值均达不到上行先导起始条件,即高速铁路高架桥接触网系统在雷电先导跃变前不易产生上行先导。结果可为今后高速铁路防雷研究提供一定理论基础。

山区输电线路雷击跳闸预警的融合算法研究

如何准确预警雷击引起的线路跳闸事故是长期困扰电力运行部门的重要难题,而现有的线路雷击跳闸预警技术未能充分考虑区域雷电活动特征与雷击线路的物理过程,存在预警准确率低、虚报率高的问题。该文在已广泛应用的雷电活动短时预警技术基础上,提出一种融合蒙特卡罗法与雷电先导分形模型的输电线路雷击跳闸预警算法。该算法充分考虑了雷电活动特征、雷击线路物理过程与线路走廊微地形条件,一方面依据区域雷电活动监测数据,拟合得到了地闪频次随海拔高度的变化规律与雷电流幅值累积概率分布函数,并以此构建了蒙特卡罗法所需的目标分布样本,从而模拟了雷电流幅值与落雷位置在一定区域内的分布情况;另一方面采用雷电先导分形模型,实现了对雷电先导发展路径随机性与确定性相统一的物理过程的模拟,从而充分考虑了微地形条件对雷击线路物理过程的影响。同时,在该算法的基础上构建了输电线路雷击跳闸概率数据库,形成了雷击跳闸预警系统。该系统在云南电网的运行经验表明,2021年雷雨季节的雷击跳闸预警中,预警准确率为87%,有助于电网相关部门提前采取有针对性的预防措施。