专利名称：一种线路舞动的电力系统运行模拟方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统的线路运行方法，具体是一种存在线路舞动的电力系统运行模拟方法，属于线路运行模拟技术领域。
背景技术：
随着电力行业的发展，输电线路遍布各地。在风的激励作用下，架空输电线路的导线存在各种振动形式，特别是导线在覆冰雪改变自重时，容易产生大幅度振荡，称为线路舞动。输电线路的舞动早在上世纪30年代初在美国就有报道，随后在加拿大、前苏联、英国、日本、中国等许多国家和地区均发生过线路舞动。线路舞动在输电线路中不可避免，同时线路舞动带来的危害巨大，不仅会造成短路、断路等故障，严重时甚至威胁电网的安全运行，给我国的电力行业造成巨大的经济损失。线路舞动带来的损失是多方面的，导线舞动严重 时，会造成杆塔塔身摇晃，耐张塔横担顺线摆动或者扭曲变形，使导线之间的距离缩短或者碰撞而产生闪络，烧毁导线并引起跳闸。此外，还会造成金具及部件受损，如间隔棒棒爪松动或脱落，线夹船体滑出、螺栓松动、脱落。导线舞动对杆塔、导线、金具及部件的损害，造成线路频繁跳闸与停电，对输电线路安全运行的危害十分重大，而且会造成重大的经济损失和社会影响。由于线路舞动存在着如上所述的众多危害，现有技术中对线路舞动的研究主要集中在线路舞动机理分析和建模、防舞措施和舞动检测装置这几个方面。线路舞动机理分析和建模主要包括美国Den Hartog提出的垂直激发机理、加拿大O Nigol提出的扭转激发机理，以及惯性耦合舞动机理。这三种机理主要针对线路本身进行理论分析和建模。基于上述三种机理开发设计了多种防舞措施，如各种舞动阻尼间隔棒、双摆防舞器、偏心重锤等。防舞设备在我国防舞研究和实践中发挥了重要作用，但是该方案仅是从物理层面减少线路舞动的程度，在某些情况下也无法完全杜绝线路舞动。舞动检测装置是在单线上安装位置或加速传感器，无线加速传感器节点采集输电线路监测点的位移加速度值，并将其通过GPRS等无线通信方式传送到监控中心，进行线路舞动的在线检测。如中国专利CN101470013B中公开了一种架空输电线路舞动监测方法，根据无线传输的控制指令对架空输电线路导线上的多个舞动监测点的舞动加速度数据进行在线监测；由每个舞动监测点将监测到的自身的舞动加速度数据进行无线发射；由远端无线接收每个舞动监测点无线发射的舞动加速度数据，并根据接收的同一档导线的不同舞动监测点的舞动加速度数据计算生成该档导线的舞动轨迹。通过以上分析可以看出，上述对线路舞动的研究只针对线路舞动本身，如产生机理及监测，无法对线路舞动产生的影响进行判断，因此也无法采取措施减轻或者避免该线路舞动对整个输电线路以及电力系统造成的影响，无法实现对舞动事件的预估，对舞动线路的处理很难发挥作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中只能对线路舞动进行产生机理分析及监测，无法预估线路舞动对电力系统造成的影响，从而提供一种线路舞动的电力系统运行模拟方法。为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。一种线路舞动的电力系统运行模拟方法，包括如下步骤(I)获得线路舞动的实测信息，并进行线路舞动幅度计算；(2)通过线路舞动幅度计算线路故障率；(3)根据线路故障率随机生成短路故障，然后针对短路故障进行电网机电暂态仿真分析。所述的电力系统运行模拟方法，在所述步骤(I)中，计算线路舞动幅度的公式如下 my + 2Ci.m(0 y + ky = \(pU"D + Cn )(--^)
<2οθU其中，U—风速；D—导线的迎风尺寸，此处为导线直径；P—空气密度；Θ—风向与导线的夹角—升力系数；CD—阻力系数;m—单位长度导线与其周围的流体的附加质量之总和；k一导线的支承总刚度；y—结构体的振动位移；ωη—结构体振动的固有频率；ζ y一结构阻尼率。所述的电力系统运行模拟方法，在所述步骤(2)中，由线路舞动幅度到故障率的计算步骤为(2. I)输入线路舞动幅度X ;(2. 2)根据故障率和舞动幅度的关系，判断舞动幅度所处位置，计算故障率。所述的电力系统运行模拟方法，在所述步骤(2. 2)中，当x〈L时，故障率为η=χ/L ;当X SL时，故障率为η =1，此处的L为舞动幅度的拐点横坐标，对垂直排列导线，L =LP/2，对水平排列导线，L = LpX 5/2,其中Lp为相间距离。所述的电力系统运行模拟方法，在所述步骤(3)中，根据线路故障率进行电网机电暂态仿真的过程是是从Python环境调用电力系统仿真计算程序。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点(I)本发明所述的线路舞动的电力系统运行模拟方法，将线路舞动事件与电力系统运行放在一个框架内进行分析，通过线路舞动的实测信息计算出线路舞动幅度，然后计算出线路的故障率，再进行电网机电暂态仿真，从而可以获得线路舞动对整个电力系统运行的模拟仿真结果，从而可以预测出该电力系统的运行情况，从而可以及时通过对整个系统进行线路开断避免灾害发生，从而减少损失。这样，就通过监测线路舞动仿真出的电力系统的运行情况，便于及时采取措施应对，具有更好的指导意义。也就是说本发明通过给定外部气象条件、线路参数、输电走廊地理分布等因素，可以仿真计算线路舞动的幅度，并判断线路发生跳闸的概率，根据故障概率随机生成短路故障，再针对短路故障进行机电暂态仿真分析，分析系统稳定性。上述线路舞动的电力系统运行模拟方法，有效解决了现有技术中线路舞动仅从舞动机理、舞动监测、防舞措施方面进行分析，不能更好的通过舞动监测知道电力系统的运行的问题。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，图I是本发明所述的线路舞动的电力系统运行模拟方法的结构图；图2是本发明所述的线路舞动的电力系统运行模拟方法的步骤(I)的流程图；图3是本发明所述的线路舞动的电力系统运行模拟方法的步骤(2)的流程图；图4是本发明所述的线路舞动的电力系统运行模拟方法的步骤(3)的流程图。
具体实施例方式本发明所述的一种线路舞动的电力系统运行模拟方法对应的系统，其结构如图I所示，包括线路舞动幅度计算模块、电气故障生成模块和电网机电暂态仿真模块，本发明所述的一种线路舞动的电力系统运行模拟方法包括如下步骤(I)根据线路舞动的实测信息进行线路舞动幅度计算，具体过程如下根据如下公式计算线路舞动幅度，计算过程如图2
权利要求
1.一种线路舞动的电力系统运行模拟方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)获得线路舞动的实测信息，并进行线路舞动幅度计算； (2)通过线路舞动幅度计算线路故障率； (3)根据线路故障率随机生成短路故障，然后针对短路故障进行电网机 电暂态仿真分析。
2.根据权利要求I所述的电力系统运行模拟方法，其特征在于，在所述步骤(I)中，计算线路舞动幅度的公式如下
3.根据权利要求I或2任一所述的电力系统运行模拟方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，由线路舞动幅度到故障率的计算步骤为 (2. I)输入线路舞动幅度X ; (2. 2)根据故障率和舞动幅度的关系，判断舞动幅度所处位置，计算故障率。
4.根据权利要求3所述的电力系统运行模拟方法，其特征在于，在所述步骤(2.2)中，当x〈L时，故障率为n=x/L;当X SL时，故障率为n=l，此处的L为舞动幅度的拐点横坐标，对垂直排列导线，L = LP/2，对水平排列导线，L = LpX5/2,其中Lp为相间距离。
5.根据权利要求1-4任一所述的电力系统运行模拟方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，根据线路故障率进行电网机电暂态仿真的过程是是从Python环境调用电力系统仿真计算程序。
全文摘要
本发明涉及一种线路舞动的电力系统运行模拟方法，将线路舞动事件与电力系统运行放在一个框架内进行分析，通过线路舞动的实测信息计算出线路舞动幅度，然后计算出线路的故障率，再进行电网机电暂态仿真，从而可以获得线路舞动对整个电力系统运行的模拟仿真结果。通过给定外部气象条件、线路参数、输电走廊地理分布等因素，可以仿真计算线路舞动的幅度，并判断线路发生跳闸的概率，根据故障概率随机生成短路故障，再针对短路故障进行机电暂态仿真分析，分析系统稳定性。
文档编号G06F17/50GK102819646SQ201210290179
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年5月31日
发明者徐群, 张恒旭, 王泽众, 王公仆, 杨欣, 杨慧 申请人:山东电力集团公司青岛供电公司