一种高原山地风电场的PLP安装选点及高度优化方法

本发明涉及光电信息，具体为一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法。

背景技术：

1、新型防雷装置——等离子拒雷器（plasma lightning protector， plp）在雷电防护中有较好的效果，它以“似尖端效应”使其自身在雷云下的电场强度高于被保护物2个数量级，而引聚雷云电荷，使被保护目标处于相对较低电场的安全地位，并采用感应阵列抗雷针及介质阻挡强电离复合放电器，利用雷云电场实现无源强电离，由强电离放电器产生和向云-地双向发散高浓度等离子体，对抗雷针引聚的雷云电荷进行高效中和，解决了传统消雷器阵列针电场自屏蔽效应抑制发散电流增大而易被雷电击穿的致命问题。

2、而在雷云电场及其感应的地面反极性电场的吸引下，等离子体中的正（负）离子向上飘移中和针端上方的雷云负（正）离子，等离子中的负（正）离子下飘移中和针端下方的雷云感生的正（负）离子，持续引聚和双向中和放电器本体及周边的雷云负（正）离子及其感生的正（负）离子，使雷云与地面等效的电容极板高效漏电成为“坏电容”而不能被充电至形成雷电先导并发展为后续击穿放电的电场强度，其保护角和保护半径均远大于传统避雷针，保护范围为10倍的针端对地高差。

3、高原山地风电场的风力发电机一般分布在风速分布和能量分布最高的区域，这些区域通常位于山坡以及山顶的拐角处，即迎风坡，因为风吹向山坡时，近地层空气被压缩，风速会增大，然而高原山地风电场风机场沿着迎风坡分布，由于越高处的风机越容易遭受雷击，若使用plp对其保护，只要使区域内最高处风机受到可靠保护，较低处风机自然也在保护范围内，因此需通过最高风机的位置参数计算出合理的plp安装点以及针端对地高差，才能保护区域内所有风机不受雷击，但plp安装规程的保护范围计算方法类似于折线法，简单依据保护角计算plp保护范围，若以此方法安装plp保护百米级的风力发电机，不符合电气几何模型的击距理论，在60m以上高空容易出现保护漏洞，因此，亟需将plp的保护范围结合击距理论，提出适用于风电场的plp优化布点方法，以实现对风电场的可靠保护，但将plp运用于高原山地风电场进行防雷，由于地形崎岖难以合理计算各个plp的布点位置以及针端对地高差，不易兼顾可靠性和经济性。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，包括：

5、step1：

6、以第一个迎风坡坡顶开始，测量该迎风坡和第二个迎风坡最高风机相对位置参数；

7、step2：

8、计算该风电场在plp保护下的雷电击距r；

9、step3：

10、通过雷电击距r与其它参数在直角三角形中的关系，计算plp放置坡顶时，能够保护该迎风坡以及第二个迎风坡最高风机不受雷击的针端相对高差h1和h2；

11、step4：

12、计算能够保护该迎风坡最高风机不受雷击的plp针端对地高差h；

13、step5：

14、判断高为h的plp是否能够同时保护第二个迎风坡的风机，若能够，则跳过第二个坡顶，于第三个坡顶计算安装plp；若不能够，则于第二个坡顶计算并安装plp；

15、step6：

16、重复上述步骤，确定所有需安装plp的位置以及对应的plp的针端对地高差。

17、优选的，所述step1中的位置参数测量包括统计风电场风机分布范围，以风机分布的第一个迎风坡开始，设该迎风坡顶端处安装plp，其针端对地高差为h，测量该迎风坡最高风机位置h1以及最高风机底部与该迎风坡顶端的海拔差δh，取针端相对高差h为h与δh之和，测量第二个迎风坡最高风机相对位置h2，测量plp安装处与该迎风坡最高风机处以及与第二个迎风坡最高风机处的水平距离x。

18、优选的，所述step2中的雷电击距r的计算公式为，且其中k为其保护半径系数，由此高原山地风电场海拔范围的plp保护角θ取值进行确定。

19、优选的，所述step2中的k数值等于保护角θ的正切值，且所述plp的保护角随海拔变化而取数范围值在84°-86°之间，所述k依据取值场景确定取值。

20、优选的，所述step3中的针端相对高差计算公式为，且将h1代入上述公式，获得h1，将h2代入上述公式，获得h2。

21、优选的，所述step4中的plp针端对地高差h的计算公式为。

22、优选的，所述step5中的判断标准为若h1>h2，则该侧迎风坡顶端安装针端对地高差不低于h的plp，由此能够保护该迎风坡以及第二个迎风坡所有风机不受雷击，且第二个迎风坡无需装设plp，能够直接跳过，于第三个坡顶结合后续坡顶情况计算安装plp；

23、若h1<h2，则该迎风坡顶端安装针端对地高差为h的plp仅能够保护该迎风坡所有风机不受雷击，第二个迎风坡需结合后续迎风坡情况计算并安装plp。

24、优选的，所述step2中的公式为多次勾股定理所得的简单形式，能够是其他等效方法所得的公式，所述step3中的公式是基于step2中的公式通过多次勾股定理所得，也能够由其他等效公式替代。

25、优选的，所述step3-5不局限于对比能够保护相邻2个迎风坡最高风机不受雷击的针端相对高差。

26、（三）有益效果

27、本发明提供了一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，具备以下有益效果：

28、（1）该高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，将雷电击距理论运用于plp的保护范围计算中，弥补了原有plp保护范围的计算方法的局限性，也弥补了滚球法现有规程中对较高物体（>60m）保护范围的计算未作出说明这一现有技术存在的缺陷。

29、（2）该高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，可将plp合理运用于高原山地风电场进行防雷，兼顾可靠性与经济性，且计算过程简单且可靠，无需对风电场每个风机逐一考虑计算。

技术特征：

1.一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step1中位置参数的测量包括统计风电场风机分布范围，以风机分布的第一个迎风坡开始，设该迎风坡顶端处安装plp，其针端对地高差为h，测量该迎风坡最高风机位置h1以及最高风机底部与该迎风坡顶端的海拔差δh，取针端相对高差h为h与δh之和，测量第二个迎风坡最高风机相对位置h2，测量plp安装处与该迎风坡最高风机处以及与第二个迎风坡最高风机处的水平距离x。

3.根据权利要求1所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step2中的雷电击距r的计算公式为，且其中k为其保护半径系数，由此高原山地风电场海拔范围的plp保护角θ取值进行确定。

4.根据权利要求3所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step2中的k数值等于保护角θ的正切值，且所述plp的保护角随海拔变化而取值范围在84°-86°之间，所述k依据取值场景确定取值。

5.根据权利要求2所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step3中的针端相对高差计算公式为，且将h1代入上述公式，获得h1，将h2代入上述公式，获得h2。

6.根据权利要求1所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step4中的plp针端对地高差h的计算公式为。

7.根据权利要求5所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step5中的判断标准为若h1>h2，则该侧迎风坡顶端安装针端对地高差不低于h的plp，由此能够保护该迎风坡以及第二个迎风坡所有风机不受雷击，且第二个迎风坡无需装设plp，能够直接跳过，于第三个坡顶结合后续坡顶情况计算安装plp；

8.根据权利要求1所述的一种高原山地风电场的plp安装选点及高度优化方法，其特征在于：所述step3-5不局限于对比能够保护相邻2个迎风坡最高风机不受雷击的针端相对高差。

技术总结本发明公开了一种高原山地风电场的PLP安装选点及高度优化方法，涉及光电信息技术领域，具体包括：第一个迎风坡坡顶开始，各迎风坡最高风机相对位置参数；计算该风电场在PLP保护下的雷电击距R；计算坡顶PLP能可靠保护该迎风坡以及第二个迎风坡最高风机不受雷击的针端相对高差H<subgt;1</subgt;和H<subgt;2</subgt;；计算能可靠保护该迎风坡最高风机不受雷击的PLP针端对地高差h；判断高为h的PLP能否同时可靠保护第二个迎风坡的风机：若能，则于第三个坡顶计算安装PLP；若不能，则于第二个坡顶计算并安装PLP；重复上述步骤确定后续安装的PLP位置以及针端对地高差。本发明将雷电击距理论运用于PLP的保护范围计算中，弥补了原有PLP保护范围的计算方法的局限性。技术研发人员：束洪春,何恺,唐玉涛,韩一鸣,王昆生受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29