一种雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于恶劣天气下配电线路可靠性评测技术领域，具体涉及一种雷暴天气下 架空配电线路的可靠性评测方法。
【背景技术】
[0002] 雷暴天气是严重影响人类生产、生活的自然灾害之一。配电线路具有量大面广的 特点，承担着向低压负荷分配电能的重任。中压架空线路绝缘水平较低，一般无避雷线保 护，网架结构复杂，一旦遇到雷暴灾害天气的袭击，线路往往会遭受破坏。相比高压输电线 路，暴露于外部环境中的架空配电线路更容易遭受雷击，造成电力中断，影响网络的供电可 靠性水平。研究表明，灾害性天气下线路的故障率大约是正常天气的2000倍，而修复时间 为5倍。
[0003] 国内外学者针对架空线路元件与气象因素之间的风险模型做了大量研究。通常情 况下引起架空线路故障的主要气象因素包括风速、雷电和覆冰等，其中雷击引起的线路故 障率与架空线路的物理长度强相关，风速与覆冰引起的架空线路故障与线路物理长度弱相 关。期刊《高电压技术》2011年第12期第37卷认为雷击跳闸闪络率越高的架空线路故障风 险越高，因此以雷击闪络率作为雷暴灾害风险等级评估指标；期刊《电力系统及其自动化学 报》2011年第6期第23卷根据气象统计数据和电网运行数据，梳理了不同气候条件等级下 的线路故障率，采用灰色模糊理论的分析方法，得到包含不同气象因素的输电线路故障率。
[0004] 然而，上述关于雷暴天气下架空配电线路可靠性相关的研究成果，都缺乏针对于 雷暴气象特征参数与架空配电线路元件停运风险之间关系的研究，难以用于指导针对实际 天气情况下的气象特征对架空配电线路可靠性的评测应用中；同时，由于雷暴天气下配电 网可靠性评估将受限于雷暴气象监测系统预报信息的时效性，架空配电线路的故障风险将 随着雷暴气象特征的变化而随时变化，属于短期可靠性评估的技术领域范畴，目前针对雷 暴天气影响下架空配电短期可靠性评估尚无完善、有效的评测方法和体系。因此，如何找到 一种针对雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法，使其能够应用在雷暴气象监测系统 所能预报的未来时间段内对架空配电线路的可靠性加以有效评测，已经成为一个重要的技 术研究方向。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种雷暴天气下架空配电线路的可靠 性评测方法，用以解决现有技术中针对未来雷暴天气影响下对架空配电线路的可靠性评测 缺乏有效手段的问题，用以对雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测提供一种可行的方法 方案，用以为配电网的规划和运行提供指导辅助信息。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0007] -种雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法，包括如下步骤：
[0008] 1)统计架空配电线路的故障停运历史数据和故障维修历史数据，并测量架空配电 线路的几何参数；
[0009] 2)根据架空配电线路的几何参数，计算架空配电线路上的导线对应的雷电流幅 值，进而得出架空配电线路所对应的计及地闪密度和雷电流幅值的雷击跳闸率时变函数 (t)，t表示以单位时长划分的第t时段；
[0010] 3)根据架空配电线路的故障停运历史数据，对架空配电线路的故障次数与雷击 跳闸次数之间的函数关系进行线性拟合，进而得到架空配电线路因雷击跳闸引起故障的 雷击线路故障比例系数α，从而得到架空配电线路的雷击线路故障率时变函数Xyl(t)= TRj(t)Xα；
[0011] 4)根据架空配电线路的故障停运历史数据和故障维修历史数据，统计出架空配 电线路各次因雷击故障维修所需的修复时长，并按照预设定的修复时长等级划分标准，将 各次因雷击故障维修按其所需修复时长归类到相应的修复时长等级，从而根据各个修复时 长等级中所含雷击故障维修次数占故障维修历史数据中雷击故障维修总次数的比例，来统 计确定架空配电线路在出现雷击故障维修时所需修复时长在不同修复时长等级的分布概 率；
[0012] 5)根据架空配电线路的雷击线路故障率时变函数以及架空配电线路在出现雷击 故障维修时所需修复时长在不同修复时长等级的分布概率，建立得到以时间为变量的架空 配电线路可靠度计算模型：
[0013]
[0014] 其中，R(t)表示架空配电线路在第t时段的可靠度值；Q(t)表示架空配电线路在 第t时段的不可用度值；R,为第j个修复时长等级的修复时长上限值，P,为架空配电线路在 出现雷击故障维修时所需修复时长属于第j个修复时长等级的概率值，je{1，2,…，m}，m 为修复时长等级总数；
[0015] 6)获取未来时间段的雷暴天气预报信息，根据未来时间段的雷暴预报信息确定未 来时间段中各个时段内的地闪密度值，作为架空配电线路可靠度计算模型的输入量，从而 利用空配电线路可靠度计算模型计算得到架空配电线路在未来时间段中各个时段的可靠 度值，依据所计算得到的可靠度值对未来时间段雷暴天气下架空配电线路的可靠性进行评 测；所述可靠度值越高，则其对应的雷暴天气下架空配电线路的可靠性越好。
[0016] 上述雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法中，具体而言，所述步骤2中）， 架空配电线路所对应的雷击跳闸率时变函数TRjt)具体为：
[0017] TR^t) =TR^O+TR.a)；
[0018] TRd(t)和TRjt)分别为第t个时段内的架空配电线路因雷暴造成的配电线路跳 丨同的直击雷跳丨?率和感应雷跳兩率：
[0019]
[0020]
[0021] 其中，Ng(t)为第t个时段内的地闪密度；b为架空配电线路最上层导线在地面的 投影宽度；D为架空配电线路单侧引雷范围；IJ%架空配电线路的耐雷水平值；s为雷击点 到架空配电线路导线的距离；η为建弧率。
[0022] 相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0023] 1、本发明雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法，考量了雷暴天气中引起架 空配电线路故障的雷击气候因素，并依据架空配电线路的故障停运历史数据及其故障维修 历史数据对雷暴期间架空配电线路雷击故障的时序特性加以分析，在架空配电线路可靠度 计算模型中，计及了出现雷击故障维修时所需修复时长在不同修复时长等级的分布概率， 并且以不同时段的地闪密度大小来表征雷暴天气下不同时段的雷击强度，对架空配电线路 的可靠性加以综合评估，体现了本发明可靠性评测方法与击气候因素和雷击故障维修难度 的密切关联性。
[0024] 2、本发明雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法中，由于架空配电线路的可 靠度计算模型还受到雷击跳闸率中相关的架空配电线路几何参数以及交流电气装置过电 压保护和绝缘配合建弧率的影响，体现了本发明可靠性评测方法与架空配电线路的几何参 数以及电气配置情况具有密切关联性。
[0025] 3、本发明雷暴天气下架空配电线路的可靠性评测方法，能够很好地体现架空配电 线路在多方面的实际因素情况，从而有利于更加准确、可靠地计算和评测雷暴天气下架空 配电线路的可靠性，能够为配电网的规划和运行提供有效的指导