专利名称：：电力覆冰断线倒塔的概率计算方法
技术领域：
：本发明涉及一种电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，特别适合于分析和计算低温雨雪冰冻灾害下电力覆冰所造成的断线倒塔事故的发生概率。
背景技术：
：在低温雨雪冰冻天气下，电力覆冰给世界各地许多输电线路的安全运行造成了严重的影响。美国、俄罗斯、法国、英国、芬兰、冰岛和日本等国都曾因覆冰而发生严重的断线倒塔事故。受到强冷暖气流的共同作用，以及特殊地势的影响，中国容易形成持续低温冰冻天气，从而造成电力冰灾事故。2004年12月至2005年2月期间，南方部分地区出现冰冻、雨淞、暴雪等灾害性天气，输电线路冰闪跳闸、电力线舞动、断线倒塔事故频繁发生。特别是2008年初，中国南方地区发生大范围低温、雨雪、冰冻灾害，大量电力线和电力铁塔因覆冰太厚，不堪重负而断裂倒塌，导致17个省区出现跳闸停电事故，部分地区供电系统瘫痪，从而造成了极大的经济损失。面对覆冰造成的断线倒塔事故，目前国内外的研究主要针对已知的气象条件预测覆冰厚度；提出电力线融冰措施；在给定的荷载条件下分析电力线和电力铁塔的受力特性。对于覆冰所引起的电力断线倒塔的概率计算问题，国内外尚无相关的报道。
发明内容为解决由覆冰所引起的电力断线倒塔的概率计算的技术难题，实现电力系统的灾害损失控制，本发明提供了一种电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，具有计算可靠，准确度高的特点。本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤1)对冻雨量户的实时数据进行极值分布拟合，构建冻雨量广义极值分布尸CP)为上式中^为冻雨量广义极值分布的位置参数，^为冻雨量广义极值分布的规模参数，^为冻雨量广义极值分布的形状参数；2)对风速r的实时数据进行极值分布拟合，构建风速广义极值分布用为上式中"2为风速广义极值分布的位置参数，<72为风速广义极值分布的规模参数，^为风速广义极值分布的形状参数；3)从冻雨量广义极值分布中抽取一个冻雨量数据，从风速广义极值分布中抽取一个风速数据；4)利用下述公式计算覆冰厚度W:上式中/^为水密度，A为冰密度，^/为雨滴下落速度;5)利用下述公式计算电力线冰荷载7][(D+2/0—們丄上式中D为电力线直径，丄为电力线长度;丄上式中7b为电力线自重，A为电力线的质量密度，g为重力常数；7)利用下述公式计算电力铁塔冰荷载r2:72=0.6^0^^x10—3上式中q为覆冰厚度的高度递增系数，y为覆冰的重度，^为电力铁塔的总表面积；8)利用下述公式计算电力铁塔总荷载/^::Z1—上式中A//L为电力铁塔两侧电力线的不平衡荷载，为电力铁塔一侧电力线总荷载，/^2为电力铁塔另一侧电力线总荷载；9)重复步骤3)-8)N次，得到N个电力线总荷载和N个电力铁塔总荷载；10)利用下述公式计算电力覆冰断线的概率iV上式中/^为电力线所能承受的最大荷载，M为电力线总荷载大于/^的个数；11)利用下述公式计算电力覆冰倒塔的概率上式中//;r为电力铁塔所承受的最大荷载，W2为电力铁塔总荷载大于/^的个数；上述步骤l)中冻雨量广义极值分布的规模参数q的范围为28.25~40.51，冻雨量广义极值分布的形状参数^的范围为0.48~0.89。上述步骤2)中风速广义极值分布的规模参数^72的范围为2.57-4.68，风速广义极值分布的形状参数&的范围为0.080.36。所述步骤9)中N的范围为iV210000。本发明的技术效果在于考虑实时冻雨量和实时风速对电力覆冰断线倒塔的影响，从冻雨量广义极值分布和风速广义极值分布中分别抽取数据，计算电力覆冰断线倒塔的概率。本发明为低温雨雪冰冻灾害下电力系统的应急管理和紧急调度提供技术支撑，以降低覆冰所造成的电力故障损失。本发明具有测算精确度高和实时性强的特点，彻底解决了低温雨雪冰冻灾害下由覆冰所引起的电力断线倒塔的概率计算的技术难题。下面结合附图对本发明做出进一步说明。图1为输电线路示意图。具体实施方式参见图l，图1为220kV输电线路示意图，由L1、L2、L3、L4、L5五档电力线和P1、P2、P3、P4、P5、P6六基电力铁塔组成。收集每档电力线和每基电力铁塔所在位置的实时冻雨量和实时风速数据各40个，通过广义极值分布拟合得出实时冻雨量和实时风速的广义极值分布函数。利用Matlab7.6从冻雨量的广义极值分布FCP)中抽取一个冻雨量数据，从风速的广义极值分布F(7)中抽取一个风速数据。冻雨量的抽样语句为P=random('gev，，dhu^;风速的抽样语句分别为V=random('gev，，《2，cr2,u2)。由抽取的数据计算出覆冰厚度/，然后得到电力线冰荷载和电力铁塔冰荷载，通过电力线的自重表达式计算电力线的自重7b，随后计算电力线总载i^和电力铁塔总荷载i/r。重复上述实施过程10000次，得到10000个电力线总荷载和10000个电力铁塔总荷载。统计电力线总荷载大于/zz的个数A^，并计算^在电力线总荷载的个数10000中所占的比例，即为电力覆冰断线的概率，计算结果列于表l。统计电力铁塔总荷载大于/^的个数A^，并计算A^在电力铁塔总荷载的个数10000中所占的比例，即为电力覆冰倒塔的概率，计算结果列于表2。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表l、表2中可以看出，该概率计算方法可以有效计算出电力覆冰断线倒塔的概率，非常适用于低温雨雪冰冻灾害下电力覆冰断线倒塔的概率计算。权利要求1、一种电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，具有如下步骤1)对冻雨量P的实时数据进行极值分布拟合，构建冻雨量广义极值分布F(P)为<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>exp</mi><mo>{</mo><mo>-</mo><msup><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>ξ</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>σ</mi><mn>1</mn></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mo>-</mo><msub><mi>u</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>ξ</mi><mn>1</mn></msub></mrow></msup><mo>}</mo></mrow>]]></math></maths>上式中u1为冻雨量广义极值分布的位置参数，σ1为冻雨量广义极值分布的规模参数，ξ1为冻雨量广义极值分布的形状参数；2)对风速V的实时数据进行极值分布拟合，构建风速广义极值分布F(V)为<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>exp</mi><mo>{</mo><mo>-</mo><msup><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>ξ</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>σ</mi><mn>2</mn></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>-</mo><msub><mi>u</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>ξ</mi><mn>2</mn></msub></mrow></msup><mo>}</mo></mrow>]]></math></maths>上式中u2为风速广义极值分布的位置参数，σ2为风速广义极值分布的规模参数，ξ2为风速广义极值分布的形状参数；3)从冻雨量广义极值分布中抽取一个冻雨量数据，从风速广义极值分布中抽取一个风速数据；4)利用下述公式计算覆冰厚度R<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>w</mi></msub><mi>P</mi></mrow><mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>i</mi></msub><mi>π</mi></mrow></mfrac><msup><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>/</mo><msub><mi>V</mi><mi>d</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>]</mo></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow>]]></math></maths>上式中ρw为水的密度，ρi为冰的密度，Vd为雨滴下落速度；5)利用下述公式计算电力线冰荷载T1<mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ρ</mi><mi>i</mi></msub><mi>π</mi></mrow><mn>576</mn></mfrac><mo>[</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>R</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mo>]</mo><mi>L</mi></mrow>]]></math></maths>上式中D为电力线直径，L为电力线长度；6)利用下述公式计算电力线总荷载HL<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>H</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mi>G</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>4</mn></mfrac><mi>π</mi><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mi>L</mi><msub><mi>ρ</mi><mi>l</mi></msub><mi>g</mi></mrow>]]></math></maths>上式中TG为电力线自重，ρl为电力线的密度，g为重力常数；7)利用下述公式计算电力铁塔冰荷载T2T2＝0.6RαhγA×10-3上式中αh为覆冰厚度的高度递增系数，γ为覆冰的重度，A为电力铁塔的总表面积；8)利用下述公式计算电力铁塔总荷载HTHT＝T2+ΔHL＝T2+|HL1-HL2|上式中ΔHL为电力铁塔两侧电力线的不平衡荷载，HL1为电力铁塔一侧电力线总荷载，HL2为电力铁塔另一侧电力线总荷载；9)重复步骤3)-8)N次，得到N个电力线总荷载和N个电力铁塔总荷载；10)利用下述公式计算电力覆冰断线的概率<mathsid="math0006"num="0006"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>H</mi><mi>L</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>μ</mi><mi>L</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>N</mi><mn>1</mn></msub><mi>N</mi></mfrac></mrow>]]></math></maths>上式中μL为电力线所能承受的最大荷载，N1为电力线总荷载大于μL的个数；11)利用下述公式计算电力覆冰倒塔的概率<mathsid="math0007"num="0007"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>H</mi><mi>T</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>μ</mi><mi>T</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>N</mi><mn>2</mn></msub><mi>N</mi></mfrac></mrow>]]></math></maths>上式中μT为电力铁塔所承受的最大荷载，N2为电力铁塔总荷载大于μT的个数。2、根据权利要求l所述的电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，其特征在于所述步骤l)中冻雨量广义极值分布的规模参数q的范围为28.25~40.51，冻雨量广义极值分布的形状参数^的范围为0.48~0.89。3、根据权利要求l所述的电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，其特征在于所述步骤2)中风速广义极值分布的规模参数o"2的范围为2.574.68，风速广义极值分布的形状参数&的范围为0.080.36。4、根据权利要求l所述的电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，其特征在于所述步骤9)中N的范围为A^10000。全文摘要本发明公开了一种电力覆冰断线倒塔的概率计算方法，包括以下步骤针对冻雨量的实时数据和风速的实时数据，提出冻雨量广义极值分布和风速广义极值分布；分别从冻雨量广义极值分布和风速广义极值分布中抽取数据，计算覆冰厚度；然后计算出电力线冰荷载和电力线总荷载、电力铁塔冰荷载和电力铁塔总荷载；最后计算出电力覆冰断线倒塔的概率。该方法考虑实时冻雨量和实时风速对电力覆冰断线倒塔的影响，通过从广义极值分布中抽取数据的方式，测算电力覆冰断线倒塔的概率，具有精确度高和实时性强的特点，彻底解决了低温雨雪冰冻灾害下由覆冰所引起的电力断线倒塔的概率计算的技术难题。文档编号G06F17/00GK101630307SQ20091004414公开日2010年1月20日申请日期2009年8月18日优先权日2009年8月18日发明者张新华,张永熙,徐文军,杨洪明,杨洪朝,王媛媛,赖明勇申请人:长沙理工大学