一种基于输电线路全工况信息的风险评估方法
【专利摘要】本发明首先建立了分部件的输电线路风险评估模型，确立了部件的运行年限、线路的运行环境和电网状态等因素对输电线路风险的修正方式。然后用统计方法将风险状态量量化为风险度，通过由缺陷、故障数据得到的隶属度模型得到部件的风险值。最后依次经过年限系数、运行环境系数和电网状态系数的修正得到输电线路的整体风险值并根据评估结果对线路进行辅助决策。本发明综合考虑了历史故障缺陷信息、在线监测和人工巡视数据、设备台账、线路工作环境数据及电网自身运行状态等全工况信息，风险评估方法具有全面性，对输电线路的运维决策具有指导意义。
【专利说明】一种基于输电线路全工况信息的风险评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于输电线路全工况信息的风险评估方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统规模的不断扩大和重要性的与日俱增，使社会对电力系统的可靠运行有 了更高的要求。电力工作者不仅要解决已经出现的问题，更需要通过风险评估了解设备发 生问题的可能性以及问题的严重程度。不仅如此，风险评估的数据常常用于电网的运维调 度，对电力企业的运行监控、检修管理、故障处理、现场巡视等都能起到指导作用。
[0003] 同时，架空输电线路所处环境复杂多变，运行状态受雨雪、雷电、自然灾害等的影 响严重，有必要对输电线路的运行风险进行评估，及时发现风险较大的输电线路，为电网企 业制定设备重点管控策略提供技术支撑。当前电网企业的检修工作模式仍以周期性的计划 检修为主，随着电网设备数量的增多，检修工作量也大大增加，检修力量不足的问题也越来 越突出，工作质量难以保证。利用风险评估结果高效地利用检修力量，以最优的顺序完成最 需要的检修工作，是解决这一问题的关键所在。
[0004] 风险评估在所有行业中均是一项复杂而又耗时的工作，由于评估结果掺杂了大量 的主观因素，使评估的数学模型精度偏低，且兼容性差。在电力行业中，目前对输电线路进 行风险评估的主要问题有：1.评价方法简单，参数固定，结果说服力有限。2.数据获取难 度大，信息不全，评估不够全面，评估结果不能真实反映设备的风险情况。3.状态评估与风 险评估脱节，电网企业大多只进行了状态评估环节，后续的检修、风险评估工作不再关注。 4.精度低与不全面的风险评估报告无法反映设备的真实风险，并且评估结果对检修决策往 往影响有限，因此无法有力支持检修决策的制定。
[0005] 输电线路的风险主要来源于三个方面，一是外界环境因素，比如雨雪、空气等对输 电线路构件的腐蚀、大风引起的导（地）线的偏移、人为偷盗对输电线路的破坏等等；二是 自身老化因素，主要是输电线路部件随着投运年限的增加而产生的金属疲劳、裂纹，导线断 股，附属设施功能失灵等现象；三是输电线路沿线的突发情况，包括雷击、山火等自然灾害 以及电网的突然停电、故障等。由此可见，输电线路所处的环境复杂，对其进行风险评估需 要考虑多方面的因素。
【发明内容】
[0006] 本发明根据输电线路的自身特点和运行情况，提出了一种基于输电线路全工况信 息的风险评估方法。本发明首先将输电线路细分为若干部件，针对不同的部件，找到反映它 们运行情况的状态参量，将这些状态参量的历史及当前数据通过统计分析方法得到塔位段 的风险。然后，根据部件的运行年限、线路的运行时段区段信息以及电网的运行状态对风险 进行修正。最后，根据之前得到的各段输电线路的风险值以及由输电线路全工况信息得到 的风险修正值，得到被评价输电线路的整体风险值，并由此对输电线路的运维检修提供辅 助决策。
[0007] 本发明中涉及的全工况信息主要包括以下几个方面。历史数据：历年故障、缺陷统 计信息；实时状态数据：在线监测、人工巡视及离线试验结果；设备台账：设备型号、投运年 限等；线路工作环境数据：运行时段、地理位置信息及电网自身运行状态。
[0008] 本发明所述的基于输电线路全工况信息的风险评估方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤S1，建立输电线路风险评估的整体框架，针对输电线路各部件建立风险评估 模型，确立状态量的量化与隶属度求取方法；
[0010] 步骤S2,确立设备运行年限、运行环境和电网运行状态对输电线路风险值修正的 计算方法和评价标准，主要定义了部件的老化系数、输电线路的运行环境时间系数和地理 位置系数等参量；
[0011] 步骤S3,由各部件的风险值经过一系列修正得到输电线路的整体风险值，并根据 风险评估结果对输电线路运维进行辅助决策。
[0012] 在上述输电线路风险评估方法中，所述步骤Sl包括：
[0013] 1)建立输电线路风险评估的整体框架
[0014] 根据输电线路组成和风险评估的要求，将输电线路分为基础、杆塔、导（地）线、绝 缘子、金具、接地装置、附属设施和通道环境8个部件，对应于每一个部件，根据规程和故障 缺陷记录等，选取若干个风险状态参量来综合表征部件的风险状态，各部件的风险状态参 量如表1所示。
[0015] 表1各部件的风险状态参量
[0016]
【权利要求】
1. 一种基于输电线路全工况信息的风险评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步 骤： 步骤S1，建立输电线路风险评估整体框架，针对输电线路各部件建立风险评估模型，确 立状态量的量化与求取隶属度； 步骤S2,确立设备运行年限、运行环境和电网运行状态对输电线路风险值修正的计算 方法和评价标准，定义部件的老化系数、输电线路的运行环境时间系数和地理位置系数； 步骤S3,由各部件的风险值经过一系列修正得到输电线路的整体风险值，并根据风险 评估结果对输电线路运维进行辅助决策。
2. 根据权利要求1所述的输电线路风险评估方法，其特征在于，所述步骤Sl具体是： ① 建立分部件的输电线路风险评估整体框架，该输电线路风险评估整体框架由基础、 杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置、附属设施和通道环境这8个部件的风险值以及输电 线路所处时段、区段和电网运行状态信息构成； ② 建立各部件的风险评估模型 所述的各部件的风险评估模型由部件的若干状态量、历史故障、缺陷统计数据以及部 件的运行年限构成； ③ 量化各状态量的风险度，具体是： 所述的状态量分为直接观测状态量和一般状态量两种： a) 直接观测状态量的风险度量化值Q，公式如下：
式中：qi、q2.....qn为某一个状态量有η名人员根据自己的经验和相关规定给出了一 系列的量化值； b) -般状态量的风险度量化值，首先定状态量的正常限值μ，再由状态量的注意值或 警示值的一定倍数作为状态量的故障限值ξ ; 对于正状态量，即故障时其值增加的状态量，若状态量的监测值为X，则其对应的风险 度由下式确定：
对于负状态量和偏差性状态量，风险度的确定分别由下两式确定：
其中，μ JP μ 2是偏差性状态量的上下两个正常限值，ξ JP ξ 2是偏差性状态量的上 下两个故障限值，k为状态量的故障趋势指数且取k>l ; ④ 求取各状态量的隶属度： 当某一区域中输电线路的某部件在近1年中的故障和重大、紧急缺陷进行统计，得到 与这个部件在故障和缺陷中相关的所有状态量QSpQS2、…、QSm，以及这些状态量对应的出 现次数h、t 2、…、tn，那么，这个部件的第i个状态量的隶属度Cii由下式确定： /C=I
⑤ 计算风险值，公式如下：
式中、…、巧、"·、Γη为所有状态量的单状态量风险值,I^=QiX Cti为第i个状 态量QSi的单状态量风险值。
3.根据权利要求1所述的输电线路风险评估方法，其特征在于所述的步骤S2具体包 括： ① 对输电线路各部件确立了基于运行年限、运行环境以及设备预期寿命的年限系数的 求取方法，公式如下： FYt= 0. 05AG t+l 式中：FYt为投运后第t年的年限系数，AGt为被求取年份的老化指数。老化指数由下 式得到： AGt=AG0Xemr-^xfmod n 2.40 式中：AGtl为设备初始老化指数，一般取0.5, B为老化常数，6 =--，ng为设备预 nS 期寿命，T为需要求取老化指数的年份，Ttl为设备投运年份，fm()d为修正系数，取值范围为 [1，1. 82]，根据具体的运行环境决定； ② 计算线路的运行环境系数，公式如下：
式中4为第i种单一运行环境的时间系数，p i为第i种单一运行环境的地理位置系 数； ③计算电网状态系数S。
4.根据权利要求1所述的输电线路风险评估方法，其特征在于所述步骤S3具体包括： ① 计算输电线路的整体风险值，公式如下：
式中：Ri为第i个部件的风险值，F i为第i个部件的年限系数,S为电网状态系数,T为 运行环境系数； ② 将输电线路的风险值在[〇,〇. 1]之间定义为可接受区段，在[〇. 1，0.5]之间定义为 低风险区段，在[0. 5, 1]之间定义为高风险区段，对于可接受区段的输电线路，不需要有特 殊的检修措施，维持正常的检修安排，对于低风险区段的输电线路，应当加强对该段输电线 路的检修，并持续关注其风险值的变化，对于高风险区段的输电线路，应当立刻对对该段输 电线路进行检修，对不能继续运行的设备应当及时停运并进行更换。
【文档编号】G06Q50/06GK104517241SQ201410777985
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】刘珂宏, 刘亚东, 严英杰, 胡赟, 刘嘉美, 盛戈皞, 江秀臣 申请人:上海交通大学