一种输电线路山火灾害的风险评估与应急决策方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种输电线路山火灾害的风险评估与应 急决策方法。
【背景技术】
[0002] 随着国家对"退耕还林"政策越来越优惠，荒山荒地逐渐被茂密的植被所覆盖，输 电线路走廊附近的植被越来越茂密。极端天气易引发大面积山火，不仅仅威胁到火灾影响 区域内的生态环境、人员生命财产安全。同时，输电走廊附近山火会导致输电线路跳闸，严 重威胁我国电网的安全稳定运行。仅2003年，湖南省220kV线路因山火跳闸达到23次， 当年全省220kV线路跳闸总数才63次。2009年-2010年期间，贵州电网220kV和500kV输 电线路总共发生山火跳闸事故71起，其中500kV线路跳闸26起。因此，亟需进行输电线路 山火灾害的风险评估及应急决策的研宄。
[0003] 输电线路山火灾害的风险评估及应急决策主要包括对山火跳闸事故进行对潜在 风险的评估和相应风险处理的决策防范。为了科学实施输电线路山火跳闸事故危害的防范 与控制，必须首先进行输电线路山火跳闸事故危害评估，然后根据危害预测进行应急决策， 达到避免或者减轻山火对电网损失的目的。
[0004] 目前，在预测预警方面，现有方法根据火点到输电线路距离、火点所处位置的植被 条件、火点所处位置的地形、火区面积指数等因素计算火点危险性指标，但是并没有结合输 电线路山火跳闸机理考虑输电线路山火跳闸概率以及输电线路跳闸后的风险值。因此，火 点危险性指标不能准确评估山火对输电线路的风险。在应急决策方面，现有方法是根据火 点危险等级，对山火采取不处理、密切监视、小型机灭火、大型灭火平台灭火等措施，没有科 学地计算如何调配现有资源以达到最佳灭火效果，当发生大面积山火时不能达到减小电网 损失的最佳效果。基于以上两点可知目前输电线路山火跳闸的预测预警、应急决策与实际 情况均有较大偏差。
[0005] 由此可见，输电线山火跳闸事故风险评估与应急决策的及时性与准确性的矛盾是 本领域的一大技术难点。为此，必须结合输电线路山火跳闸模型和输电线路重要性准确地 进行风险评估以及利用输电线路山火应急决策科学地进行应急决策，以保证电网安全与效 益受山火的影响最小。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种既高效又经济的基于输电线路山火灾害风险评估以及应急决策 方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0008] 一种输电线路山火灾害的风险评估与应急决策方法，包括如下步骤：
[0009] (1)、收集火点卫星监测数据，即在线收集火点数据信息，该数据信息包括火点的 坐标、火场面积；
[0010] ⑵、获取输电线路山火告警信息，即将火点信息导入到输电线路山火监测及预警 系统中，结合输电线路山火监测及预警系统中的线路杆塔坐标，得到输电线路山火告警信 息；
[0011] ⑶、获取输电线路山火现场信息；
[0012] (4)、计算输电线路因山火跳闸概率P及事故负荷损失OLC，进而得出风险值Risk =OLCXP ；
[0013] (5)、应急决策，即确定输电线路电压等级系数，计算输电线路山火跳闸负荷损失 量，计算输电线路山火跳闸风险值，用输电线路电压等级系数乘以输电线路山火跳闸风险 值，计算得出输电线路现场山火处置优先级；
[0014] (6)、资源配置，即当同时出现大面积山火而现有应急决策资源有限时，优先处置 输电线路现场山火处置优先级较大的输电线路山火。
[0015] 其中，步骤（1)中火点数据信息从国家气象卫星中心发布的红外卫星遥感数据中 在线收集。
[0016] 其中，步骤（2)中山火告警信息包括火点离最近的杆塔号、距离杆塔的直线距离 以及相对杆塔的方位。
[0017] 其中，步骤（3)中获取输电线路山火现场信息的途径为：输电线路运维单位根据 输电线路山火告警信息派线路运维专员及时到达山火现场，向输电线路山火预警中心的上 传山火现场视频和实测数据，该实测数据包括地形地貌、输电线路基本信息、山火附近植被 信息、风速风向、输电线路下方的温度特征、现场烟尘浓度。
[0018] 其中，步骤（4)中输电线路因山火跳闸事故负荷损失费用，计算方法如公式（1)和 公式（2)所示：
[0021] 其中，OLC(t)为输电线路山火跳闸后所影响的用户持续停电t小时的负荷损失费 用；CCDF(t)为输电线路跳闸后所影响的用户持续停电t小时的用户综合负荷损失；P iu为 输电线路跳闸后所影响用户持续停电t小时的负荷损失；N为输电线路上的用户分类数目； Pk为第k类用户的年电能消耗量；SCDFk(t)为第k类用户负荷持续停电t小时的损失。
[0022] 其中，步骤（4)中计算山火条件下输电线路发生跳闸的概率，具体步骤如下：
[0023] (41)计算山火条件下发生空气间隙击穿概率：假设火焰底部温度为Ttl，火焰间隙 区温度为T 1,则火焰高度为Hf处对火焰底部物体的击穿电压为：
[0025] 式中，Ea为标准大气条件下的闪络场强；
[0026] 因此，山火温度影响下空气间隙的影响因子为：
[0028]引入山火条件下的空气湿度校正因子Kt;引入颗粒物校正因子Kp:
(5)
[0030] 其中，R为空气中烟浓度；
[0031] 根据山火跳闸机理中的影响因素以及大气试验与山火跳闸之间的不同，引入了校 正因子，得出山火条件下输电线路的工频击穿电压U toak为：
[0032] Ubreak= Kt· Kp. U0 (6)
[0033] 式中，Utl为标准大气条件的工频击穿电压；
[0034] 气隙击穿的概率分布接近于正态分布，通常用50%击穿电压U5tl和变异系数z来 表示；在山火条件下，空气破坏性放电概率同样以正态分布表示，其概率密度函数为：
[0036] 其中，U为间隙实际电压，均值μ等于U5tl，标准差〇等于ZU 5tl;在不同间隙的电场 形式与不同类型的击穿电压下，分散性是不同的，变异系数ζ取值为2%~8%，并且在正常 情况下，空气间隙工频击穿电压的分散性不大，取2% ;考虑山火发生时，颗粒导致空气间隙 更不均匀，分散性会增大，所以山火发生时，变异系数ζ取4% ;因此，山火时发生空气间隙 击穿概率为：
[0038] (42)计算输电线路相对地击穿发生概率：
[0039] 根据现场实测线路参数信息获取山火附近输电线路离地面的距离h，通过查找工 频电压下长气隙击穿电压从而得到输电线路距离地面为h的50%击穿电压在输电线 路附近发生山火时，根据火行为特征计算各校正系数，然后由式（6)对该50%击穿电压进 行校正；再由式（8)和实际的相地电压计算导线对地放电概率；
[0040] (43)计算输电线路相间击穿发生概率：
[0041] 根据现场实测线路参数信息获取山火附近输电线路的两相距离d，通过查找工频 电压下长气隙击穿电压从而得到输电线路两相之间距离为d的50%击穿电压^4.在山火 发生时，根据山火行为参数计算各校正系数，然后由式（6)对该50%击穿电压进行校正；再 由式⑶和实际的相间电压计算导线之间放电概率；
[0042] (44)计算山火条件下输电线路发生跳闸的概率：根据输电线路电压等级下历史 统计数据中发生相对地击穿和相间击穿的比例分布，计算在山火条件下输电线路发生跳闸 的概率：
[0043] P (U) = a · Pg (U) +b · Pp (U) (9)
[0044] a为某一电压等级下因山火历史跳闸相对地击穿次数占山火历史跳闸总次数的 比例，b为某一电压等级下因山火历史跳闸相间击穿次数占山火历史跳闸总次数的比例； Pg(U)、Pp(U)分别是某一电压等级下发生相对地击穿导致输电线路跳闸的概率和相间击穿 导致输电线路跳闸的概率。
[0045] 其中，步骤（5)中应急决策的具体步骤包括：
[0046] (51)确定输电线路电压等级系数r，即根据线路电压等级确定相应的电压等级系 数；
[0047] (52)计算输电线路山火跳闸负荷损失量OLCai)，即计算得到第i个山火火场影 响的输电线路