基于天气信息的配电线路故障概率评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，基于配电线路老化影响因素，建立多因素配电线路老化故障概率模型；基于简化Rusck公式计算导线感应过电压峰值，考虑绝缘子耐压水平，计算雷击发生时雷电峰值电流出现的概率，并确定雷击影响等级；最后，通过泊松回归模型构建雷击引起的配电线路过电压故障概率模型；考虑天气因素与环境温度，建立不同风速与降雨等级对导线空气间隙放电故障的影响等级，依据泊松回归模型构建风雨引起的配电线路空气间隙放电故障概率模型；最后建立配电线路总体故障概率模型。本发明专利技术提供了一种更加符合电力系统运行机理、具有实际意义的基于天气的故障概率评估方法。于天气的故障概率评估方法。于天气的故障概率评估方法。

【技术实现步骤摘要】
基于天气信息的配电线路故障概率评估方法


[0001]本专利技术属于配电线路状态评估领域，具体涉及基于天气信息的配电线路故障概率评估方法。

技术介绍

[0002]配电线路是配电网的重要组成部分，据统计，夏季的强对流天气是配电网故障停电的主要原因之一，其中10kV配电线路因天气原因造成的故障停电约占15％，主要集中在河南黄淮四市；加之该区域农村配网相对薄弱，强对流天气造成停电影响范围大，故障恢复时间长。因此，选用合理的配电线路故障模型进行故障状态分析，对配电线路开展故障预防和检修工作具有重要意义。
[0003]在现有研究中，对于配电线路故障分析、极端天气状态感知、薄弱环节辨识等方面有一定的研究积累，但是主要集中在极端天气的区域预警和薄弱环节脆弱性指标构建等方面，未深入挖掘强对流天气与配电线路故障之间的关联关系，缺乏对配电线路通道环境、树障等具体因素的考虑。为了使配电线路故障概率评估更符合电网运行实际情况，需要进一步针对这些问题做出改进。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，分别构建多因素配电线路老化故障概率模型，雷击引起的配电线路过电压故障概率模型，风雨引起的配电线路空气间隙放电故障概率模型，最终形成配电线路总体故障概率模型。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，所述方法包括：
[0007]步骤A，基于配电线路老化影响因素，建立多因素配电线路老化故障概率模型；
[0008]步骤B，基于简化Rusck公式计算导线感应过电压峰值，考虑绝缘子耐压水平，计算雷击发生时雷电峰值电流出现的概率，并确定雷击影响等级；最后，通过泊松回归模型构建雷击引起的配电线路过电压故障概率模型；
[0009]步骤C，考虑天气因素与环境温度，建立不同风速与降雨等级对导线空气间隙放电故障的影响等级，依据泊松回归模型构建风雨引起的配电线路空气间隙放电故障概率模型；
[0010]步骤D，最后建立配电线路总体故障概率模型。
[0011]进一步地，所述步骤A中，基于威布尔分布并计及运行温度的影响，建立配电线路老化故障概率模型为：
[0012][0013]其中，L
l
为导线长度系数，β
l
为形状参数，T
l
为导线在某一恒定温度θ
H0
下的运行时
间，T
eq
为导线在不同运行温度下的运行时间折算至θ
H0
下的等效运行时间。
[0014]进一步地，所述T
l
计算过程如下：
[0015]单位长度导线运行温度θ
l
为：
[0016][0017]其中，C
p
为导线的比热容；M为导线的质量，q
s
为单位长度导线所吸收的日照热量，q1为额定电压下单位长度导线产生的热量，q
c
为单位长度导线向外界环境散失的热量；
[0018]单位长度导线抗拉强度损失百分比W为：
[0019]W＝W
a
{1
‑
exp{
‑
exp[A1+(B1/θ1)lnt+C1/θ1+D
1 ln(R1/80)]}}
[0020]其中，W
a
为完全退火状况下导线抗拉强度损失百分比；t为导线在温度θ
l
下的持续运行时间；A
l
、B
l
、C
l
、D
l
和R
l
为与导线材料属性相关的常数；
[0021]当导线在某一恒定温度θ
H0
运行，使得W＝W
max
时，可将t等效为T
l
，则：
[0022][0023]其中，当W达到最大值W
max
时认为导线寿命终止。
[0024]进一步地，所述T
eq
计算过程如下：
[0025][0026]进一步地，所述步骤B中，通过泊松回归模型构建雷击引起的配电线路过电压故障概率模型：
[0027]P
L1
＝m
1 exp(n1L)
[0028]其中，m1、n1为通过历史故障数据拟合得到的无量纲系数，L为雷击影响等级。
[0029]进一步地，所述雷击影响等级L计算过程：
[0030]L＝k1ρ
c
[P(I0)]‑
b1
[0031]其中，k1、b1为通过历史故障数据及相关绝缘子性能拟合得到的无量纲系数；ρ
c
为检修对绝缘子抗雷性能的影响，其值可通过历史检修计划对雷击故障概率的影响拟合得到，P(I0)为雷击发生时雷电峰值电流出现的概率。
[0032]进一步地，计算导线最大感应过电压峰值U
max
：
[0033][0034]其中，U为感应过电压峰值；h为导线高度；I0为雷电峰值电流；S
min
为直击雷吸引距离；
[0035]设绝缘子的临界击穿电压为U
50％
，如果U
max
<U
50％
，则雷击故障概率为0；反之，则可能因雷击发生故障；在雷击发生时雷电峰值电流出现的概率为：
[0036][0037]进一步地，所述步骤C中，依据泊松回归模型构建风雨引起导线故障的概率为：
[0038]P
L2
＝m
2 exp(n2h(v,Q
y
,T))
[0039]其中，m2、n2为通过历史故障数据拟合得到的无量纲系数，h(v，Q
y
，T)为风速和降雨强度等级对导线空气间隙放电故障的影响等级。
[0040]进一步地，风速和降雨强度等级对导线空气间隙放电故障的影响等级为：
[0041][0042]其中，σ
v
为风速对导线放电故障的影响等级；Λ
vj
、N
vj
、M
vj
为风速等级v下通过历史故障统计数据拟合得到的第j个无量纲系数，v为风速，Q
y
为降雨量。
[0043]进一步地，所述步骤D中，构建配电线路总体故障概率模型：
[0044][0045]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术针对现有配电线路故障概率评估中存在的问题，提供了一种更加符合电力系统运行机理、具有实际意义的基于天气的其故障概率评估方法。
[0046]本专利技术基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，基于导线故障机理出发，结合日照、负载率、运行年限、环境温度和风速等运行条件，建立不同天气状况下导线故障概率模型。算例分析证明了概率模型的有效性和合理性，可以为系统运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，其特征在于，所述方法包括：步骤A，基于配电线路老化影响因素，建立多因素配电线路老化故障概率模型；步骤B，基于简化Rusck公式计算导线感应过电压峰值，考虑绝缘子耐压水平，计算雷击发生时雷电峰值电流出现的概率，并确定雷击影响等级；最后，通过泊松回归模型构建雷击引起的配电线路过电压故障概率模型；步骤C，考虑天气因素与环境温度，建立不同风速与降雨等级对导线空气间隙放电故障的影响等级，依据泊松回归模型构建风雨引起的配电线路空气间隙放电故障概率模型；步骤D，最后建立配电线路总体故障概率模型。2.根据权利要求1所述的基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，其特征在于，所述步骤A中，基于威布尔分布并计及运行温度的影响，建立配电线路老化故障概率模型为：其中，L
l
为导线长度系数，β
l
为形状参数，T
l
为导线在某一恒定温度θ
H0
下的运行时间，T
eq
为导线在不同运行温度下的运行时间折算至θ
H0
下的等效运行时间。3.根据权利要求2所述的基于天气信息的配电线路故障概率评估方法，其特征在于，所述T
l
计算过程如下：单位长度导线运行温度θ
l
为：其中，C
p
为导线的比热容；M为导线的质量，q
s
为单位长度导线所吸收的日照热量，q1为额定电压下单位长度导线产生的热量，q
c
为单位长度导线向外界环境散失的热量；单位长度导线抗拉强度损失百分比W为：W＝W
a
{1
‑
exp{
‑
exp[A1+(B1/θ1)lnt+C1/θ1+D1ln(R1/80)]}}其中，W
a
为完全退火状况下导线抗拉强度损失百分比；t为导线在温度θ
l
下的持续运行时间；A
l
、B
l
、C
l
、D
l
和R
l
为与导线材料属性相关的常数；当导线在某一恒定温度θ
H0
运行，使得W＝W
max
时，可将t等效为T
l
，则：其中，当W达到最大值W
max
时认...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丰君，王子欣，冯光，孙芊，徐恒博，郭剑黎，吴豫，牛荣泽，李宗峰，徐铭铭，王鹏，陈明，张建宾，谢芮芮，董轩，彭磊，姚福星，苗世洪，
申请(专利权)人：华中科技大学国网河南省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：