评估山火引发输电线路故障概率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种评估山火引发输电线路故障概率的方法，属于电力系统及其自动化【技术领域】。本发明实现了山火致输电线路故障概率的定量评估，根据山火引发输电线路故障的机理，建立了准确的线路故障概率模型，正确反映了与输电线路故障相关的内、外部因素，使得山火致线路故障概率评估不必依赖于历史数据的积累，且能够考虑到关键因素，具有很强的适应性。本发明极大地推动了输电线路风险管理，提高了电力系统防御外部灾害的能力。
【专利说明】评估山火引发输电线路故障概率的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统及其自动化【技术领域】，更准确地说本发明涉及一种评估山火引发输电线路故障概率的方法。
【背景技术】
[0002]由于我国能源与负荷中心的逆向分布，需要采用远距离输电线路把电能从发电中心输送到负荷中心，长距离输电线路会经过各种地貌环境。对于经过植被茂密的林区和山区的输电线路，设备的安全可靠运行受自然环境和天气变化影响，而高温、人为或闪电起火等原因引起的山火就是威胁线路安全和运行的主要灾害之一。首先，由于输电线路走廊资源日趋紧张，线路走廊更多分布在崇山峻岭，线路附近植被密度和高度明显增加；其次，随着传统习俗(如清明节祭祖)的复兴、农民烧荒以及各种极端天气等干扰因素，导致线路山火跳闸事故急剧攀升；再次，智能电网对输电线路的运行风险管理提出了新的要求。因此，有必要研究山火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。
[0003]山火引发输电线路故障的机理相当复杂，涉及到相当多的物理量，很多物理量(如空气电导率、热游离等)目前无法准确确定。因此，针对山火引发输电线路故障概率的评估，无法计及所有因素来建立精确的数学解析表达式。
[0004]基于历史数据的拟合方法，其拟合结果不仅有依赖于历史数据量及其准确性，还取决于所采用的拟合模型。而目前难以获取可靠、充裕的历史数据，因此，该方法还无法应用于实际工程。
[0005]毛贤敏和徐文兴在《林火蔓延速度计算方法的研究》(气象与环境学报，1991，7(1):9-13.)给出了平地与山坡地形下火蔓延速度的计算公式；王海晖、朱霁平和姜伟等人在《森林地表火行为估算的数学模型》(火灾科学，1994，3(1):33-41.)和郭平、孙刚和周道玮等人在《草地火行为研究》(应用生态学报，2001，12(5):746-748.)建立了风速、地形与火蔓延速度、火强度的定量研究模型，用以评估山火下的火场形状和火强度；宋嘉婧、郭创新和张金江等人在《山火条件下的输电线路停运概率模型》(电网技术，2013，37(1):100-105.)根据山火下空气密度、空气湿度和烟雾浓度的变化，给出了山火条件下输电线路击穿概率公式。
[0006]近年来，自然灾害发生的频率逐步增高，严重威胁了电网的安全稳定，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。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是:为了克服上述现有技术的不足，提供一种能够考虑各种相关因素，体现山火引发输电线路故障机理，实现山火引发线路故障概率量化评估的方法。
[0008]具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤:[0009]I)在控制中心汇总实时的山火预报和实况信息、一般气象预报和实况信息、实时的电网工况信息；
[0010]2)根据线路走廊地理特征和周边环境特征将线路分段，将具有相同地理特征和周边环境特征的线路划为一段；
[0011]3)根据不同地形对山火蔓延的影响，评估山火蔓延速度、火焰区域温度、山火烟浓度；
[0012]4)根据山火蔓延速度以及不同地形和风条件对山火燃烧的影响，评估山火燃烧带形状；
[0013]5)对于每段线路，根据每段线路中各杆塔所处位置的经纬度，结合山火燃烧带形状，评估每段线路中各杆塔距离山火燃烧带的距离I;
[0014]若某杆塔距离山火燃烧带的距离I小于预先设定的距离值时，确定该杆塔受到山火影响；
[0015]6)对于每段线路中受到山火影响的各杆塔，根据火焰区域温度、山火烟浓度以及气象信息，计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线对地之间空气间隙的击穿电压，评估每段线路中受到山火影响的各杆塔导线对地之间空气间隙击穿概率，然后采用独立事件的概率公式计算出整条线路受到山火影响时总的导线对地之间空气间隙击穿概率Ple ；
[0016]7)对于每段线路中受到山火影响的各杆塔，根据火焰区域温度、山火烟浓度以及气象信息，计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线与导线之间空气间隙的击穿电压，评估每段线路中受到山火影响的各杆塔导线与导线之间空气间隙击穿概率，然后采用独立事件的概率公式计算出整条线路受到山火影响时总的导线与导线之间空气间隙击穿概率Pu；
[0017]8)按以下公式计算整条线路总的故障概率P1:
[0018]P1 = 1-(1-Ple) (1-P11)
[0019]最后，将整条线路总的故障概率计算结果接入停电防御系统中对故障进行风险评估，根据风险评估结果为广域测量分析保护控制系统筛选预想风险设备集。
[0020]上述技术方案的进一步特征在于:所述步骤3)中，按以下公式计算山火蔓延速
度:
[0021]
【权利要求】
1.评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)在控制中心汇总实时的山火预报和实况信息、一般气象预报和实况信息、实时的电网工况信息； 2)根据线路走廊地理特征和周边环境特征将线路分段，将具有相同地理特征和周边环境特征的线路划为一段； 3)根据不同地形对山火蔓延的影响，评估山火蔓延速度、火焰区域温度、山火烟浓度； 4)根据山火蔓延速度以及不同地形和风条件对山火燃烧的影响，评估山火燃烧带形状； 5)对于每段线路，根据每段线路中各杆塔所处位置的经纬度，结合山火燃烧带形状，评估每段线路中各杆塔距离山火燃烧带的距离I ; 若某杆塔距离山火燃烧带的距离I小于预先设定的距离值时，确定该杆塔受到山火影响； 6)对于每段线路中受到山火影响的各杆塔，根据火焰区域温度、山火烟浓度以及气象信息，计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线对地之间空气间隙的击穿电压，评估每段线路中受到山火影响的各杆塔导线对地之间空气间隙击穿概率，然后采用独立事件的概率公式计算出整条线路受到山火影响时总的导线对地之间空气间隙击穿概率Ple; 7)对于每段线路中受到山火影响的各杆塔，根据火焰区域温度、山火烟浓度以及气象信息，计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线与导线之间空气间隙的击穿电压，评估每段线路中受到山火影响的各.杆塔导线与导线之间空气间隙击穿概率，然后采用独立事件的概率公式计算出整条线路受到山火影响时总的导线与导线之间空气间隙击穿概率P11; 8)按以下公式计算整条线路总的故障概率P1:
Pl = 1-(1-Ple) (1-Pll) 最后，将整条线路总的故障概率计算结果接入停电防御系统中对故障进行风险评估，根据风险评估结果为广域测量分析保护控制系统筛选预想风险设备集。
2.根据权利要求1所述的评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤3)中，按以下公式计算山火蔓延速度:
3.根据权利要求1所述的评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤3)中，按以下公式计算火焰区域温度:
4.根据权利要求1所述的评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤6)中，按以下公式计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线对地之间空气间隙的击穿电压:
5.根据权利要求1所述的评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤6)中，按以下公式计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线对地之间空气间隙击穿概率:
6.根据权利要求1所述的评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤7)中，按以下公式计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线与导线之间空气间隙的击穿电压:
7.根据权利要求1所述的评估山火引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤7)中，按以下公式计算每段线路中受到山火影响的各杆塔导线与导线之间空气间隙击穿概率:
【文档编号】G01R31/00GK103472326SQ201310382753
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】薛禹胜, 吴勇军 申请人:南京南瑞集团公司