评估暴雨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暴雨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】。本发明根据暴雨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，使得暴雨致线路故障概率评估不必依赖于历史数据的积累，也避免了杆塔受力和强度计算，充分考虑了各种相关因素，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】评估暴雨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暴雨引发输电线路故障概率的方法。
【背景技术】
[0002]由于我国一次能源和经济发展在区域分布上极不平衡，一次能源如煤炭、水利资源等主要集中在西部地区，而经济发展较快的地区集中在东部沿海省市，宏观上决定了“全国联网、西电东送、南北互供”成为中国大范围内资源优化配置的基本取向。导致全国联网多覆盖在高海拔、地形地质复杂地区，输电线路的安全可靠运行与气象、地质环境等密切相关。首先，由于线路走廊资源及地理环境等因素制约，输电线路多架设在崇山峻岭，极易受到气象环境的影响；其次，近年来全球环境恶化，暴雨洪水及滑坡、泥石流等灾害时有发生，具有突发性强、分布范围广、来势猛等特点，对电力设施危害很大；另外，目前电力系统对滑坡、泥石流等灾害的发生主要依靠人员巡线来发现，并且主要集中于事后总结，不能有效预警防御滑坡、泥石流等灾害的影响，与电网自动智能化目标相差甚远，无法满足坚强智能电网对输电线路运行风险管理的新要求。因此，有必要研究暴雨等外部灾害对输电线路的影响，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]对于暴雨引发输电线路故障概率的评估涉及线路内外部各种因素。相关因素众多且彼此间作用机理复杂，很多因素无法精确确定(如地质地形等因素)甚至无法近似地确定(如杆塔的基础、各构件的强度等)，因而很难用解析方法，如通过实时杆塔受力分析线路故障概率的方法，很难应用于实际的输电线路故障概率评估。
[0004]基于历史数据的拟合方法，则过于依赖于历史数据及其准确性，且不能体现暴雨导致线路故障的机理，而目前难以获取可靠的历史数据，因此该方法在相当长的时间内无法应用于实际工程。
[0005]傅抱璞在《地形和海拔高度对降水的影响》(地理学报，1992，47 (7):302-314.)，廖菲、洪延超和郑国光在《地形对降水的影响研究概述》(气象科技，2007，35 (3):309-316.)，陈明、傅抱璞和于强等人在《山区地形对暴雨的影响》(地理学报，1995，50 (3):256-263.)介绍了海拔高度、地形地貌等因素对降雨量的影响。匡乐红在《区域暴雨泥石流预测预报方法研究》(湖南:中南大学，2006.)中给出了松散固体物质的稳定系数计算方法。
[0006]近年来，自然灾害发生的频率和程度逐步增高和增强，对电网安全稳定的威胁越来越大，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，本发明提供了一种能够考虑各种相关因素，体现暴雨引发输电线路故障的机理，实现暴雨引发线路故障概率的量化评估方法。
[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]1)在控制中心汇总实时的暴雨预报和实况信息、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，具有相同地理特征和周边环境特征的线路划为一段，并将处于坡面下游出口处和处于山谷水道出口处的杆塔作为受暴雨影响的杆塔；
[0011]3)根据多普勒雷达的实时探测数据，进行线性外推，预报未来时段的降雨范围和降雨强度，得到预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的降雨强度；
[0012]4)对每段线路，根据线路设备所处位置地理特征和周边环境特征对降雨强度的影响，对步骤3)中获得的预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的降雨强度进行修正，得到修正后的预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的降雨强度I ;
[0013]5)对每段线路，评估计算所需的动态变量，所述动态变量包括预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的有效降雨量r、预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的平均径流深度h、预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的松散固体物质的稳定系数K ；
[0014]所述预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的有效降雨量r按以下公式计算:
[0015]r = ra+rz+rs
[0016]其中，ra为预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的间接前期有效降雨量，rz为预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的直接前期有效降雨量，rs为预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的短历时雨强；ra按以下公式计算:
[0017]
【权利要求】
1.评估暴雨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暴雨预报和实况信息、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，具有相同地理特征和周边环境特征的线路划为一段，并将处于坡面下游出口处和处于山谷水道出口处的杆塔作为受暴雨影响的杆塔； 3)根据多普勒雷达的实时探测数据，进行线性外推，预报未来时段的降雨范围和降雨强度，得到预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的降雨强度； 4)对每段线路，根据线路设备所处位置地理特征和周边环境特征对降雨强度的影响，对步骤3)中获得的预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的降雨强度进行修正，得到修正后的预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的降雨强度I ; 5)对每段线路，评估计算所需的动态变量，所述动态变量包括预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的有效降雨量r、预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的平均径流深度h、预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的松散固体物质的稳定系数K; 所述预报时段内每段线路中各受暴雨影响的杆塔所处区域的有效降雨量r按以下公式计算:
2.根据权利要求1所述的评估暴雨引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤5)中，I的值为0.8。
3.根据权利要求1所述的评估暴雨引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤5)中，对于一般暴雨，Ii1取值为20天；对于大暴雨，Ii1取值为10天。
4.根据权利要求1所述的评估暴雨引发输电线路故障概率的方法，其特征在于:所述步骤6)、7)、8)中，按以下公式计算每段线路中各受暴雨影响的杆塔的杆塔脆弱度指标α:
a =dmb 其中，d为每段线路的线路档距系数，m为每段线路中各受暴雨影响的杆塔的杆塔类型系数，b为每段线路中各受暴雨影响的杆塔的杆塔基础强度系数。
【文档编号】G06F19/00GK103646157SQ201310380170
【公开日】2014年3月19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