台风引发输电线路故障的概率评估方法技术

台风引发输电线路故障概率的评估方法适用于对输电线路受台风影响后的故障概率进行评估。该方法主要包括输电线路受台风和环境因素作用的量化评估以及台风导致线路故障的概率建模两个任务。前者主要评估台风引发输电线路故障的途径以及关键因素，包括内因（线路的设计强度及状态等）和外因（台风、地形、降雨等因素）；后者主要建立合理的故障概率模型，计算与关键因素的量化评估结果所对应的线路故障概率。本方法避免了评估复杂的线路、杆塔的各类荷载以及实时的抗风能力，同时考虑内因和外因的影响以及各种故障途径的特点，符合台风引发线路故障的机理，与广域测量分析保护控制系统相结合，提高电力系统防御台风灾害的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属电力系统及其自动化

技术介绍
输电线路的安全可靠运行与气象、环境密切相关。首先，由于受到线路走廊环境制约等原因影响，线路设计日益紧凑，精细化，易受到气象环境的影响；其次，近年来气候时有恶化，对线路运行预防恶劣气象条件提出新的要求；另外，智能电网对输电线路的运行风险管理提出了新的需要。因此，有必要研究台风等外部灾害对于输电线路的影响，评估线路故 障概率，加强输电线路的气象环境风险管理，为电网调度运行提供必要的技术支撑。对于台风引发输电线路故障概率的评估涉及线路内外部各种因素。相关因素的数量众多且机理复杂，很多因素无法精确确定(如局部微气象等)甚至无法近似地确定(如杆塔的基础、各构件的强度等)，因而用于评估线路风荷载与线路强度的模型、参数的有效性也无法保证。因此，这类解析方法，如试图通过实时风荷载模型分析线路故障概率的方法，很难应用于实际的输电线路故障概率评估。基于历史数据的拟合方法，则过于依赖于历史数据及其准确性，而目前难以获取可靠的历史数据，因此该方法在相当长的时间内无法应用于实际工程。采用本说明书所述的方法进行评估，则不依赖于历史数据的大量积累，也不必进行复杂且可信度不高的风荷载以及杆塔强度计算，能够考虑各种因素(特别是无法精确量化的因素)，具有很强的适应性。近年来，自然灾害发生的频率逐步增高，对电网安全稳定的威胁越来越大，但目前还没有满足在线安全分析与预警要求的概率量化评估技术，因此急需进行相关技术的研究开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服评估风荷载与杆塔强度时模型、参数不可靠的缺点，以及数据拟合方法过于依赖历史数据的缺点，提供一种能够考虑各种无法精确计算因素的，能够体现无法精确描述的故障机理的，台风引发线路故障概率量化评估方法。本方法考虑台风引发线路故障的四种途径，对每种途径，分别提取影响线路故障概率的指标并量化评估，根据各种途径下故障发生的机理，建立相应的概率模型，确定输入指标与各类故障概率的对应关系。最后综合各途径下的故障概率得到线路总的故障概率。具体地说，本专利技术是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤I)在控制中心汇总实时的台风预报和实况信息、一般气象预报和实况信息、实时的电网工况信息；2)采用数学建模技术和专家系统技术描述沿线路的地理特征和周边环境特征及其对于风速、风向的影响，根据地理特征和周边环境特征将线路分段，具有相同地理特征和周边环境特征的线路为一段。3)对于每段线路，将气象、台风与电网工况信息结合各线路的静态参数，评估其各类动态变量，包括 处于大风圈线路所受平均风速(未必垂直于线路)Va ； 处于大风圈线路所受的垂直风速Vv ； 线路处于大风圈部分的长度Lw ； 线路受大风圈影响的持续时间(须考虑之前时段的数据)Tk ； 线路平均降雨量(系数)％;雨量系数以影响较小的小雨为基准(值为1)，根据中(L 05)、大雨(I. I)增加系数。该评估方法中用到的其它静态信息包括 线路最大设计风速Vd; 采用数学建模技术和专家系统技术所评估出的沿线的地形特征和周边环境特征，沿线地形(是否加强风力)、周边环境(线路交叉、森林、居住区、空旷)系数a。；其中，地形系数以不影响风力的平原地形为基准(值为I)，遇风口等加强风力的地形调高系数(I I. 3);遇削弱风力的地形调低系数(0. 8 I);周边环境系数以空旷环境为基准(值为I)，并根据沿线工业区、居民区、树木、交叉线路的数量增加系数(I 2); 杆塔两侧档距系数a d，取实际档距与基准值的比值的倒数； 杆塔安全系数3 t ； 绝缘子重量(规格化系数)a g，取为绝缘子重量与基准值之比的倒数； 串长(规格化系数)Ci1，取为串长与基准值之比； 受风表面积(规格化系数)a s，取为表面积与基准值之比；籲线路服役时间(系数)a y ; 自立还是拉线塔(系数)a zl ;4)根据每段线路的地理特征和周边环境特征结合风的方向计算线路和杆塔上所受实际风速、风向值。对平原地形，线路的实际风速依据规程风压高度变化系数和公式计算得到。 对无遮挡的迎风坡、风沿山谷方向吹时山谷内的坡面，首先将吹向山坡的水平风V分解为平行于山坡走向的顺坡风Vs = VcosP 为水平风与山坡走向的夹角)和垂直于山坡走向的向坡风Vt = V sin @，其中Vt受到山坡的抬升作用将增大，根据风速风压高度变化系数和公式计算得到V' t;然后由V',得到垂直于斜面的风速Vt2 = V' tsina (a为山坡的地形倾角)和平行于斜面的风速Vtl = V' tcos a，其中Vt2受山坡的影响，在斜面上形成气流，将Vtl与斜面直接的夹角改为p-a 为气流坡度)，从而得到新的平行于斜面的风速=Vtl coS(0-a)，垂直于斜面的风速忽略；最后计算得到作用于线路的实际风速Va =」VS2 + Vt2ly以及Va与山坡走向的夹角0 = arccos (VaAi) 对风垂直山谷走向吹时山谷中各坡面、无遮挡迎风坡的背风坡，待求点处的风速利用已知点的风速和权重函数来插值求解。其中，权重函数w(r，h) = l/rahb，r为待求点与已知点之间的距离，指数a和b为非负数，h表示已知点与待求点之间地形高度变化的总量。那么，待求点的风速^ = ^jWjVfs /YjWj (j 关 i，i，j = i，2，A , n),其中;=i / ;=i v, vj分别是待求点和已知点点风速，n为相关点的总数。其它地形(峡谷风道口和山谷形状变化等)，地形系数以不影响风力的平原地形为基准(基准值为I)，风口、山谷空间减小等加强风力的地形系数为I 1.3 ;山谷空间增大等削弱风力的地形系数为0. 8 I。5)评估异物挂线导致故障的概率。对于每段线路，将该段线路的Va、Lw、Tk相乘，得到该段线路台风量能指标Ewl = VaLwTk。将地形和周边环境系数、雨量系数相乘，成为环境系数a = a 以分段非线性函数f(a，Ewl)模拟该段线路的发生异物挂线的概率，根据各段线路的异物挂线概率计算整条线路的异物挂线概率Pi。6)评估发生风偏闪络的概率。以杆塔为单位，计算线路垂直风速修正值与设计风速的比值(简称风速比)Ed= (Vv ac)/(Vd ^t);档距系数、服役时间系数与环境系数相乘，得到辅助系数a = a da gaiasc^，以分段非线性函数f (a，Ed)模拟杆塔的风偏闪络概率。根据各杆塔的风偏闪络概率计算线路的风偏闪络概率P2。 7)评估发生断线的概率。对于每段线路，计算该段线路垂直风速修正值与设计风速的比值(简称风速比)Ed = (Vva c)/(Vd& t);其它历史环境系数a =，其中 a ws = Va/VB, affL = Lw/Lb，aTO = Tk/TB，VB、LB、Tb 是用于将 Va、Lw、Tk 规格化的基准值。以分段非线性函数f(a，Ed)模拟该段线路发生断线故障的概率，根据各段线路的断线概率计算整条线路发生断线的概率P3。8)评估发生倒塔的概率。以杆塔为单位，计算杆塔两侧线路垂直风速修正值与设计风速的比值(简称风速比)Ed= (a JeVvV(^tVd)，杆塔动态脆弱度指标Es = a zl a y,以分段非线性函数f(Es，Ed)模拟发生倒塔故障的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛禹胜，王昊昊，吴勇军，谢云云，薛峰，徐泰山，李碧君，方勇杰，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：