基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于理论‑统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法及系统，包括：步骤1：根据实时的降水预报信息，通过采用韦布尔分布建立的统计模型得到降水引发的岩土滑坡概率密度；步骤2：基于滑坡体导致杆塔变形的理论模型，得到滑坡体作用于输电杆塔的等效冲击力和输电杆塔顶端挠曲度；步骤3：基于输电杆塔顶端挠曲度，采用正态分布建立的统计模型得到岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度；步骤4：将步骤1的降水引发的岩土滑坡概率密度和步骤3的岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度相乘，得出输电杆塔损毁密度函数；根据输电杆塔损毁密度函数，得到输电线路失效概率，并进行预警结果发布。

【技术实现步骤摘要】
基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法及系统
本专利技术属于输电线路损毁预警领域，具体涉及一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法及系统。
技术介绍
近年来伴随着全球暖化，极端天气事件频繁发生，导致极端的自然灾害频发。大雨、暴雨和持续性强降雨等极端的降水易导致丘陵、山脊和陡坡等地势发生次生地质灾害，包括岩体滑坡、泥石流和崩塌。输电杆塔作为电网高压输电线路的支撑体不可避免地跨越这些危险地带，由强降水诱发的次生地质灾害可能造成杆塔在较短时间内大量损坏，从而造成电力系统大范围长时间停电，使得人民的正常生活受到严重影响。为了提高电力系统稳定性，相应的滑坡预警措施必不可少。目前应用广泛的关于滑坡理论模型预警的技术主要有降雨-斜坡稳定性分析模型、降雨入渗的水文地质模型和斜坡稳定性与降雨入渗的耦合模型，由降雨导致滑坡的机理，其本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡体系，然而，建立的模型在条件简单时，效果明显，条件复杂时，与现实相差甚远，还需要大量、深入的基础研究。应用较为广泛的关于滑坡统计模型预警有贝叶斯网络法、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：根据实时的降水预报信息，通过采用韦布尔分布建立的统计模型得到降水引发的岩土滑坡概率密度；/n步骤2：基于滑坡体导致杆塔变形的理论模型，得到滑坡体作用于输电杆塔的输电杆塔顶端挠曲度；/n步骤3：基于输电杆塔顶端挠曲度，采用正态分布得到岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度；/n步骤4：将步骤1的降水引发的岩土滑坡概率密度和步骤3的岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度相乘，得出输电杆塔损毁密度函数；根据输电杆塔损毁密度函数，得到输电线路失效概率，进行预警结果发布。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据实时的降水预报信息，通过采用韦布尔分布建立的统计模型得到降水引发的岩土滑坡概率密度；
步骤2：基于滑坡体导致杆塔变形的理论模型，得到滑坡体作用于输电杆塔的输电杆塔顶端挠曲度；
步骤3：基于输电杆塔顶端挠曲度，采用正态分布得到岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度；
步骤4：将步骤1的降水引发的岩土滑坡概率密度和步骤3的岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度相乘，得出输电杆塔损毁密度函数；根据输电杆塔损毁密度函数，得到输电线路失效概率，进行预警结果发布。


2.根据权利要求1所述的一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：所述步骤1具体包括：
根据国家气象中心或地方气象中心发布的实时降雨信息，得到诱发滑坡灾害的的累积有效雨量rsum：
rsum＝reff,τ+rpro(2)
式中，rpro为第τ天的雨量预测值，reff，τ为发生滑坡前τ天的前期有效雨量：



式中：rt表示第t天的雨量，ψ表示标度参数，根据历史统计数据取典型值；
根据累计有效雨量rsum利用韦布尔分布得出降水引发的岩土滑坡概率密度函数f(rsum)：



式中：rsum为累积有效雨量，α为尺度参数，β为形状参数。


3.根据权利要求1所述的一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：
基于滑坡体运动耗能机理计算滑坡体作用于输电杆塔的等效冲击力F：



式中：x为等效冲击力F作用于输电杆塔时距离塔基的等效高度，m为滑坡体总质量，h为滑坡体质心离杆塔塔基的垂直高度，μ为滑面摩擦系数，θ为斜坡体倾斜角度，g为重力加速度，EI为输电杆塔的抗弯刚度：



式中，E为输电杆塔主材的弹性模量，S为输电杆塔的水平截面积，a为荷载作用点输电杆塔的宽度；
基于悬臂梁简化法求取输电杆塔的抗弯刚度为EI的输电杆塔顶端挠曲度ω：



式中：x为等效冲击力F作用于输电杆塔时距离塔基的等效高度，H为输电杆塔的整体高度；
根据输电杆塔顶端挠曲度ω得到输电杆塔的弯曲程度。


4.根据权利要求1所述的一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：所述步骤3具体包括：
获取输电杆塔顶端挠曲度的平均值μ和标准差σ；
利用正态分布得出岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度函数f(ω)：



式中，ω为输电杆塔顶端挠曲度，σ为输电杆塔顶端挠曲度的标准差，μ为输电杆塔顶端挠曲度的平均值。


5.根据权利要求4所述的一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：所述输电杆塔顶端挠曲度的标准差σ＝δωmax，δ为变异系数；
当σ＞1.4％，取变异系数δ＞12％，当0.9％＜σ＜1.4％，取变异系数8％＜δ＜12％，当σ＜0.9％，取变异系数σ＜8％。


6.根据权利要求1所述的一种基于理论-统计模型的降雨滑坡时输电线路损毁预警方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：
所述输电杆塔损毁概率F(rsum,ω)为：
F(rsum,ω)＝∫∫f(rsum,ω)drdω(9)
式中，f(rsum,ω)为输电杆塔损毁密度函数：
f(rsum,ω)＝f(rsum)f(ω)(8)
式中，f(rsum)为降水引发的岩土滑坡概率密度函数，f(ω)为岩体滑坡导致输电杆塔变形的概率密度函数；
假设一场降雨可能覆盖多座杆塔，线路中任一杆塔损坏都将导致整条线路停运，则输电线路k失效概率pk为：

【专利技术属性】
技术研发人员：张廼龙，陈杰，刘洋，路永玲，毕晓甜，胡成博，刘子全，陈舒，张录军，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32