一种输电线路树障风险等级评估方法与流程

本发明属于输电线路运维技术，尤其涉及一种输电线路树障风险等级评估方法。

背景技术：

架空线路途径植被茂密地区时，安全距离内的树木会对电网的正常运行造成严重影响。特别对于无法协议砍伐，只能做封尖处理的树木存在巡视计划不全面、巡视工作效率低，发现隐患不及时等缺点，树障带来的线路安全问题一直较为严峻。

当前，树障预警主要依靠人工巡视为主搭配紫外、红外成像仪等监测植被放电，此种方法费时费力、效率低、发现问题不及时。目前有相关树障自动预警方法，首先开展实地调查采集典型树种信息整理成11个隐患相关数据表，然后确定林木隐患级别判定标准，之后基于soa架构，定期对林木隐患数据库遍历一次，对达到一定级别的林木隐患预警。整个过程需要实地考察大量采集树种信息、建立多个数据表、建立多种树木生长模型，每次评估过程都需要处理一遍所有数据。整个过程操作步骤多、实施难度大、处理信息杂且多，不便于实际操作。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种输电线路树障风险等级评估方法，以解决现有技术输电线路树障预警的评估过程操作步骤多、实施难度大、处理信息杂且多，不便于实际操作等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种输电线路树障风险等级评估方法，它包括：

步骤1、采集树障放电脉冲的幅值i测及频率f测；

步骤2、波形有效性判断：当幅值i测超过隐患放电幅值门槛值im1且该段放电波形与工频对比具有周期重复性即判断为有效波形，判断为有效波形的i测及f测进入历史库存放；

步骤3、取中间幅值权重系数kn＝im2/im，中间频率权重系数ln＝f2/fm，根据公式a测＝knim测+α/(lnf测)对有效脉冲的幅值i测及频率f测进行计算得出计算结果a测，式中：im2为监测到刷状放电最小幅值；im为监测到树障隐患放电平均幅值；f2为监测到刷状放电的频率最大值；fm为监测到树障隐患的中心频率值；α为修正系数；

步骤4、根据计算结果a测进行风险等级判断。

步骤4所述根据计算结果a测进行风险等级判断的方法为：计算结果a测值小于a判定为一级风险等级，在a、b之间判定为二级风险等级，在b、c之间判定为三级风险等级，超过c即判定为四级风险等级；

所述a、b、c的确定方法为：

设im为监测到树障隐患放电平均幅值，im1为隐患放电幅值门槛值，值为监测到电晕放电最大幅值的x倍，im2为监测到刷状放电最小幅值，im3为监测到刷状放电最大幅值；im1<im2<im<im3；

设fm为监测到树障隐患的中心频率值，f1为隐患放电门槛频率值，值为监测到的电晕放电最低频率的1/y倍，f2为监测到刷状放电的频率最大值，f3为监测到刷状放电频率的最小值，f1>f2>fm>f3；

k1为一类幅值权重计算系数，im1/im<k1<im2/im；

l1为一类频率权重计算系数，f1/fm>l1>f2/fm；

k2为二类幅值权重计算系数，im2/im<k2<im3/im；

l2为二类频率权重计算系数，f2/fm>l2>f3/fm；

以树障隐患的门槛幅值im1及门槛频率f1为基准，然后通过取k1、l1、k2、l2的范围值对公式a1＝k1im1+α/(l1f1)，a2＝k2im1+α/(l2f1)进行计算得到a1、a2为两个范围值；取a1的下限值a，a2的上限值c；若最终计算结果a1与a2两个范围有交叉，则取a1与a2交叉范围的中间值为b，若a1、a2无交叉，则取a2的下限值与a1的上限值的差值的中间值为b，进而可得出三个范围界限值a、b、c。

步骤1所述采集树障放电脉冲的幅值i测及频率f测的方法为：将监测终端分布式安装于架空输电线路上，通过行波监测终端进行采集。

本发明有益效果：

本发明专利首先根据历史运行数据计算并设定好风险等级范围及树障隐患放电门槛幅值，利用在高压导线上安装的行波监测终端，一旦监测到的放电行波电流幅值超过树障隐患放电门槛值且该段放电波形与工频对比具有周期性，即被判定为树障隐患，对树障隐患波形的幅值、频率值根据公式计算得到一个结果，将此计算结果与风险等级范围对比，得出此次放电的风险等级；最终可达到根据隐患放电脉冲幅值、频率值来判定当前树障等级，实现树障隐患预警的目的；解决了现有技术输电线路树障预警的评估过程操作步骤多、实施难度大、处理信息杂且多，不便于实际操作等技术问题。

附图说明：

图1为本发明流程示意图；

图2为树木放电发展趋势示意图；

图3为树障放电监测终端安装示意图。

具体实施方式

如图2所示，当树木高度达到h1时，此时输电线路与树木之前会发生电晕放电，并伴随有轻微的滋滋声(树木尖端电晕放电的形成受很多因素影响，如输电线路电压等级、线路结构、树木种类、空气湿度等等)，当树木生长到h2时，树线之间会发生电弧放电，树木表面会形成明显的刷状电弧，当树木达到h3左右的高度后，树线距离达到了闪络故障的临界值，输电线路会发生闪络故障，导致线路跳闸。对于图中所示情况，当树木高度接近h2附近时，已经产生了强烈隐患放电，这种状态称为隐患。

一般来讲，线路上监测到的都是电晕放电，电晕放电为微弱放电，其幅值一般不超过10ma，极端情况电晕放电幅值可到20ma～30ma。放电频率主要集中在1～30mhz区段，放电频率极高，在一个放电周期内会形成密集的放电脉冲簇；树障开始阶段根据树障放电发展过程，树木隐患放电波形幅值高达60ma～数a级别，频率一般为几khz～百khz之间。

本发明将监测终端分布式安装于架空输电线路上如图3所示，监测终端采集到树障隐患数据上传至数据中心，由后台进行隐患风险分级划分，最后可以通过客户端查看预警结果。

本发明实施过程如下：

首先根据历史监测数据计算并设定风险等级范围，风险等级范围计算及设定方法如下：

设im为监测到树障隐患放电平均幅值，im1为隐患放电幅值门槛值，其值为监测到电晕放电最大幅值的x(一般建议x为2)倍，im2为监测到刷状放电最小幅值，im3为监测到刷状放电最大幅值；则im1<im2<im<im3。

设fm为监测到树障隐患的中心频率值，f1为隐患放电门槛频率值，其值为监测到的电晕放电最低频率的1/y(一般建议y为6)倍即。f2为监测到刷状放电的频率最大值，f3为监测到刷状放电频率的最小值，f1>f2>fm>f3。

k1为一类幅值权重计算系数，其值为一个范围，即im1/im<k1<im2/im。

l1为一类频率权重计算系数，其值为一个范围，即f1/fm>l1>f2/fm。

k2为二类幅值权重计算系数，其值为一个范围，即im2/im<k2<im3/im。

l2为二类频率权重计算系数，其值为一个范围，即f2/fm>l2>f3/fm。

以树障隐患的门槛幅值im1及门槛频率f1为基准，然后通过上面k1、l1、k2、l2的范围值对公式a1＝k1im1+α/(l1f1)，a2＝k2im1+α/(l2f1)进行计算，可以得到a1、a2为两个范围值。取a1的下限值a，a2的上限值c。若最终计算结果a1与a2两个范围有交叉，则取a1与a2交叉范围的中间值为b，若a1、a2无交叉，则取a2的下限值与a1的上限值的差值的中间值为b，进而可得出三个范围界限值a、b、c。因a1、a2加号前后部分数值量纲及取值范围不同，故取修正系数α，其值根据k1im1及k2im1来适当选取，作用是将1/(l1f1)进行放大或缩小，以使a1、a2中的频率部分与幅值部分数值相当，避免幅值或频率中某一方对a1、a2值的贡献过大。

对某电压等级输电线路传回的波形，风险等级评估流程如图1所示。

(1)波形处理，得出放电脉冲的幅值i测及频率f测；

(2)波形有效性判断，当监测波形幅值i测超过im1且该段放电波形与工频对比具有周期重复性即判断为有效波形，判断为有效波形的i测及f测进入历史库；

(3)计算，取中间幅值权重系数kn＝im2/im，中间频率权重系数ln＝f2/fm，根据公式a测＝knim测+α/(lnf测)对有效脉冲的幅值i测及频率f测进行计算得出计算结果a测；

(4)范围判定，计算结果a测值小于a即判定为一级风险等级，在a、b范围内即判定为二级风险等级，在b、c范围内，即判定为三级风险等级，超过c范围，即判定为四级风险等级。

判定为有效波形的树障隐患波形幅值、频率值存入历史库，可进一步增加数据库基数，使得风险等级计算涉及到的各幅值值及频率值更加丰富，平均幅值、中心频率值等渐趋于合理、稳定，进而各风险等级范围界限值a、b、c也更加合理、稳定。