一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置，方法包括：根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；根据现有的应力

【技术实现步骤摘要】
一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置


[0001]本申请属于电力故障解决
，具体地讲，涉及一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置。

技术介绍

[0002]现代电力系统运行收到国家政策影响具有较大的新能源并网比例，电网波动性较大，给调度运行带来很大的风险，因此需要对电网进行风险评估。
[0003]目前有关电力设备实时故障概率的研究现状主要分为两种，一种根据数学分布函数进行计算，特点是对数学解析模型的要求较高，例如采用概率分布模型计算导线承受荷载与冰风荷载关系。另一种根据设备的故障率求解，主要适用于运行在封闭环境中的设备的老化过程，其技术路线大致分为两类，第一类是建立电气设备随机过程的模型，通过计算的故障率结合马尔科夫过程进而计算出电气关键设备的实时故障概率；第二类是根据条件概率的定义，进行参数的求解。这两种方法对数据的要求高，适用于有较大样本情况。
[0004]现有的覆冰故障模型，计算覆冰引发的包括倒塔、舞动不同故障类型下的故障概率。但其大部分分开考虑，针对不同故障类型，仅采用指数函数拟合，缺乏全面性。现有针对架空输电线路运行在覆冰环境下的故障模型进行了分别的描述，提出了多种表现故障概率值的计算方法，但是缺乏对在线监测系统的应用，计算结果难以反映实时运行风险值。架空线运行的恶劣环境往往不是单独出现，覆冰造成倒塔气候时常也会伴随着大风出现，不仅需要从覆冰模型进行考虑，还需要考虑整体气象因素的影响。同时线路运行年限过长，线路能够承受的荷载值，应力强度也会变化，需要考虑线路运行年限造成的疲劳折损的影响。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置，以至少解决现有针对架空输电线路运行在覆冰环境下的故障模型进行了分别的描述，提出了多种表现故障概率值的计算方法，但是缺乏对在线监测系统的应用，计算结果难以反映实时运行风险值的问题。
[0006]根据本申请的第一个方面，提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，包括：
[0007]根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；
[0008]根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；
[0009]根据现有的应力
‑
强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0010]在一实施例中，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值，包括：
[0011]根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值；水平与垂直方
向的荷载值包括：线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载；
[0012]通过荷载值根据应力状态方程计算获得实时比载，包括：
[0013]输电线路自重荷载计算：
[0014]线路的自重荷载方程为垂直平面向下，其自重荷载为其自身重力。自重荷载公式为：
[0015]g1＝9.80665
×
p1[0016]式中p1为电线单位质量，单位为kg/m,g1表示线路自重力，单位为N/m；
[0017]输电线路覆冰荷载计算：
[0018]考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：
[0019][0020]因此，线路冰荷载的值为：
[0021]g2＝g
×
0.9πa(d+a)
×
10
‑3[0022]式中，g为重力加速度的值，d为线路直径，单位为mm；a为覆冰厚度，单位为mm；g2表示线路冰荷载的值，单位为N/m；
[0023]输电线路风荷载计算：
[0024]电线的水平风荷载计算式为：
[0025]W
x
＝αW0μ
z
μ
sc
β
c
DL
P
Bsin2θ
[0026]W0＝V2/1600
[0027]式中，W
x
为垂直于电线的水平风荷载标准值，单位为N；α为风压不均匀系数；μ
sc
为体型系数；β
c
为500kV与750kV线路的风荷载调整系数，其他电压等级时取1.0；D为电线外径，单位为m；
[0028]L
P
为水平档距，单位为m；B为风荷载增大系数；θ为风向与导线之间的夹角；W0为基准风压标准值，单位为kN/m2；V为基准高度为10m的风速，单位为m/s；
[0029]基于状态方程的导线实时应力计算：
[0030]应力的状态方程为：
[0031][0032]式中，σ
m
、σ分别为已知和待求情况下的导线最低点的水平应力，单位为N/mm2。γ
m
、γ分别为已知和待求情况下的比载值，单位为l为电线档距，单位为m。E为电线弹性系数，单位为N/mm2，α为温度伸长系数，单位为1/℃。
[0033]在一实施例中，根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值，包括：
[0034]对于运行年限长，已经出现老化损耗的元件，其疲劳折损系数为：
[0035][0036]考虑到导线因使用年限的不同，其能承受的综合破坏应力不同，考虑线路老化效应的导线能承受破坏应力为：
[0037][0038]其中，σ
s
表示导线综合破坏应力，单位为N/mm2，σ
t
为考虑线路老化因素影响的导线破坏应力，单位为N/mm2。
[0039]在一实施例中，根据现有的应力
‑
强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值，包括：
[0040]零件的失效与否取决于其能承受强度大小R与其实际承受强度的比较S，二者的分别为在一定范围内按统计规律分布的随机变量，零件正常运行条件为：
[0041]R
‑
S>0
[0042]f(s)和f(r)分别为零件实际承受强度与能承受应力值的概率密度函数，对于交叉中的阴影部分面积，表示在该区域内存在设计强度值小于实际承受值情况，即在该区域内结构失效，出现故障，即为应力
‑
强度干涉模型；
[0043]根据应力
‑
强度干涉模型求解覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0044]根据本申请的另一个方面，还提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，包括：
[0045]实时应力值求解单元，用于根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；
[0046]最大承受应力值求解单元，用于根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，包括：根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；根据现有的应力
‑
强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。2.根据权利要求1所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，所述通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值，包括：根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值；所述水平与垂直方向的荷载值包括：线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载；通过所述荷载值根据所述应力状态方程计算获得实时比载，包括：输电线路自重荷载计算：线路的自重荷载方程为垂直平面向下，其自重荷载为其自身重力。自重荷载公式为：g1＝9.80665
×
p1式中p1为电线单位质量，单位为kg/m,g1表示线路自重力，单位为N/m；输电线路覆冰荷载计算：考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：因此，线路冰荷载的值为：g2＝g
×
0.9πa(d+a)
×
10
‑3式中，g为重力加速度的值，d为线路直径，单位为mm；a为覆冰厚度，单位为mm；g2表示线路冰荷载的值，单位为N/m；输电线路风荷载计算：电线的水平风荷载计算式为：W
x
＝αW0μ
z
μ
sc
β
c
DL
P
Bsin2θW0＝V2/1600式中，W
x
为垂直于电线的水平风荷载标准值，单位为N；α为风压不均匀系数；μ
sc
为体型系数；β
c
为500kV与750kV线路的风荷载调整系数，其他电压等级时取1.0；D为电线外径，单位为m；L
P
为水平档距，单位为m；B为风荷载增大系数；θ为风向与导线之间的夹角；W0为基准风压标准值，单位为kN/m2；V为基准高度为10m的风速，单位为m/s；基于状态方程的导线实时应力计算：应力的状态方程为：式中，σ
m
、σ分别为已知和待求情况下的导线最低点的水平应力，单位为N/mm2。γ
m
、γ分别为已知和待求情况下的比载值，单位为l为电线档距，单位为m。E为电线弹
性系数，单位为N/mm2，α为温度伸长系数，单位为1/℃。3.根据权利要求1所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，所述根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值，包括：对于运行年限长，已经出现老化损耗的元件，其疲劳折损系数为：考虑到导线因使用年限的不同，其能承受的综合破坏应力不同，考虑线路老化效应的导线能承受破坏应力为：其中，σ
s
表示导线综合破坏应力，单位为N/mm2，σ
t
为考虑线路老化因素影响的导线破坏应力，单位为N/mm2。4.根据权利要求1所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，所述根据现有的应力
‑
强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值，包括：零件的失效与否取决于其能承受强度大小R与其实际承受强度的比较S，二者的分别为在一定范围内按统计规律分布的随机变量，零件正常运行条件为：R
‑
S>0f(s)和f(r)分别为零件实际承受强度与能承受应力值的概率密度函数，对于交叉中的阴影部分面积，表示在该区域内存在设计强度值小于实际承受值情况，即在该区域内结构失效，出现故障，即为应力
‑
强度干涉模型；根据所述应力
‑
强度干涉模型求解覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。5.一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，其特征在于，包括：实时应力值求解单元，用于根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的...

【专利技术属性】
技术研发人员：边海峰，张钧，王东，张沛，高嵩，张远博，苏峰，谢光龙，王旭斌，张玥，代贤忠，张晨，柴玉凤，王大玮，张琛，田鑫，朱瑞，韩新阳，靳晓凌，李龙，李健，
申请(专利权)人：北京交通大学国网辽宁省电力有限公司国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：