一种特高压线路操作电压等值风速的修正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种操作电压等值风速的修正方法，具体涉及一种特高压线路操作电 压等值风速的修正方法。
【背景技术】
[0002] 交流500kV架空输电线路的运行经验表明，不论线路断路器是否带有合间电阻， 即使某些线路最大操作过电压大于2.化.U.，也从未由于操作过电压而引发线路绝缘闪络。 送主要是由于交流500kV架空输电线路带电部分与杆培构件的最小间隙由工频电压和雷 电过电压控制而决定的。但随着电压等级的升高，架空输电线路带电部分与杆培构件的最 小间隙则变为工频电压和操作过电压控制，如750kV W及lOOOkV特高压单回输电线路均是 如此。
[0003] 关于线路操作过电压工况等值风速取值V s，GB50545 - 2010《llOkV~750kV架 空输电线路设计规范》、GB 50665 - 2011《lOOOkV架空输电线路设计规范》均规定"操作过 电压等值风速V S宜取基本风速折算到导线平均高度处的风速Vm的50%，即操作过电压等 值风速取值系数Ysv，但不宜低于15m/s"。
[0004] 国内外关于线路操作过电压工况计算风速取值的要求不尽相同，如；前苏联为 〇.3Vm，日本为〇.375Vm。由于输电线路结构的跨度大，覆盖的区域广，地形差异大会导致气候 差异大，不同地区的风场统计特征会有所不同，所W需要结合风场统计特征、地形、线路重 要性等级等影响因素和线路可接受的防风偏跳间率来差异化的计算操作过电压等值风速。 因此，本发明针对典型地区气象数据，结合特高压线路操作过电压沿线分布和幅值分布，提 出了优化的特高压线路操作过电压等值风速计算方法，为差异化计算特高压线路操作过电 压下等值风速提供相应依据，对于保证线路安全运行水平和提高建设经济性方面具有重要 意义。
【发明内容】
[0005] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种特高压线路操作电压等值风速的修 正方法，所述方法包括：
[0006] 步骤1 ;获取所述特高压线路沿线所在地长期测量的风速数据，依据所述风速数 据计算风速V的威布尔双参数分布概率密度函数fw(v);
[0007] 步骤2 ;计算操作过电压的概率密度函数f。(U);
[0008] 步骤3 ;计算在操作过电压作用下特高压线路与杆培的空气间隙发生闪络的概率 P(u,v)；
[000引步骤4 ;依据所述概率密度函数fe(u)和闪络的概率P(u，V)计算操作过电压等值 风速Vg ;计算在所述操作过电压等值风速Vg条件下悬垂绝缘子串风偏的水平位移，W调整 所述特高压线路与杆培的空气间隙。
[0010] 优选的，所述步骤1中所述风速V的威布尔双参数分布概率密度函数fw(v)的计 算公式为：
[0011]
(I)
[001引其中，所述
所述
:所述Vi为风速观测序列，单位为m/s ;所述F为平均风速，单位为m/s ; 所述η为计算f,(v)时选取的时间段内的风速观测序列的个数；
[0013] 优选的，所述步骤2中操作过电压服从正态分布，所述概率密度函数fu(u)的计算 公式为：
[0014]
[0015] 其中，所述0。为操作过电压的标准偏差，单位为kV;所述Uw为操作过电压的平均 值，单位为kV;
[0016] 优选的，所述步骤3中在操作过电压U作用下特高压线路与杆培的空气间隙发生 闪络的概率P(u，v)的计算公式为：
[0017]
(3)
[001引其中，所述Us。为空气间隙操作冲击50%放电电压，所述σ 1为空气间隙操作冲击 50 %放电电压标准偏差；
[0019] 优选的，所述步骤4中计算所述操作过电压等值风速Vg包括：
[0020] 步骤4-1 ;依据所述风速V的威布尔双参数分布概率密度函数fw (V)、所述概率密 度函数fa(u)和所述概率P(u，v)计算特高压线路单相发生闪络的概率Pm,包括：
[0021] 将特高压线路分为m段，计算各段线路中η个绝缘并联时发生闪络的 概率
皮据所述闪络的概率Ρ。得到所述单相的全线闪络的概率
[0022] 其中，所述Pg为单个绝缘发生闪络的概率，所述
[0023] 所述Pi为第i段的所述单相的η个绝缘并联时发生闪络的概率；
[0024] 步骤4-2 ;将风速V的威布尔双参数分布概率密度函数fw(v)等效为一个操作过电 压等值风速Vg，依据所述概率密度函数fu(u)和所述概率P(u，v)计算特高压线路的单相发 生闪络的概率Pm,包括：
[0025] 将特高压线路分为m段，计算各段线路中η个绝缘并联时发生闪络的概 率
：依据所述闪络的概率Ρ。得到所述单相的全线发生闪络的概率
[0026] 其中，所述P' s为单个绝缘发生闪络的概率，所述
[0027] 所述P' 1为第i段的所述单相的η个绝缘并联时发生闪络的概率；
[0028] 所述P(u，vj为在等值风速Vg和操作过电压U作用下特高压线路与杆培的空气间 隙发生闪络的概率；
[0029] 步骤4-3 ;令所述全线发生闪络的概率Pm' =Pm，反推计算得到操作过电压等值风 速V,的值；
[0030] 优选的，所述步骤4中在所述操作过电压等值风速Vg条件下计算悬垂绝缘子串风 偏的水平位移S的公式为：
[00；31] S = 1 · sin Φ (4)
[0032] 其中，所述1为绝缘子串的长度；
[0033] 所述Φ为悬垂绝缘子串的风偏角，所过
[0034] 所述Fd为垂直作用于特高压线路的水平风荷载，所述Fd = 0. 625 α . μ S。· d · V / · · sin2 Θ X 10 3 ;所述α为风压不均匀系数，所述μ S。为特高压 线路的风载体型系数，所述d为特高压线路的外径，所述为杆培的水平档距，所述Θ为 风向与特高压线路的夹角；
[0035] 所述F,为绝缘子串的风荷载；
[0036] 所述Gd为特高压线路的垂直荷载；
[0037] 所述G,为绝缘子串的重力；
[003引优选的，计算不同操作过电压等值风速V,条件下的悬垂绝缘子串风偏的水平位移 S，依据所述水平位移S调整特高压线路与杆培的空气间隙，构建不同的操作过电压等值风 速Vg与空气间隙的数据库，W准确设计特高压线路与杆培的空气间隙；
[0039] 优选的，操作过电压等值风速系数的计算公式为：
[0040]
(5 >
[0041] 其中，所述Vs为等值风速；
[0042] 所述V。为基准高度为10m的基本风速；
[0043] 所述kh为风速高度变化系数。
[0044] 与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
[0045] 1、本发明技术方案中，步骤1获取特高压线路沿线所在地长期测量的风速数据， 考虑了风场分布的实际特征，对于跨越不同地区的输电线路来说，是根据实际的地形、气象 特征来差异化的计算操作过电压的等值风速，而不是全线都采用一个定值；
[0046] 2、本发明技术方案中，步骤1计算特高压线路在实际风速分布条件下运行时的闪 络概率；步骤4将实际风速分布等效成一个等值风速，即为操作过电压等值风速V S，再次 计算特高压线路的闪络的概率；将两次得到的闪络的概率等效，反推计算操作过电压等值 风速V S的值；
[0047] 3、本发明技术方案中，步骤4依据不同的操作过电压等值风速取值，计算在该操 作过电压等值风速条件下悬垂绝缘子串风偏后的水平位移，有利于准确设计输电线路的杆 培培头间隙值，即空气间隙的值；
[0048] 4、本发明提供的一种特高压线路操作电压等值风速的修正方法，针对风场的实际 分布特性（平均风速、风速分布概率等）来计算操作过电压等值风速取值，依据长期累积的 不同地区的风场观测数据和我国特高压线路的结构特点、电气特性来计算操作过电压等值 风速，使得操作过电压等值风速取值更为符合我国特高压输电线路实际的跳间情况。
【附图说明】
[0049] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0050] 图1 ;本发明实施例中一种特高压线路操作电压等值风速的修正方法流程图；
[0051] 图2 ;本发明实施例中湖北段特高压线路沿线的操作过电压幅值分布图。
【具体实施方式】
[0052] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0053] 一、操作过电压等值风速；
[0054] 交流500kV架空输电线路的运行经验表明，不论线路断路器是否带有合间电阻， 即使某些线路最大操作过电压大于2.化.U.，也从未由于操作过电压而引发线路绝缘闪络。 送主要是由于交流500kV架空输电线路带电部分与杆培构件的最小空气间隙由工频电压 和雷电过电压控制而决定的。但随着电压等级的升高，架空输电线路带电部分与杆培构件 的最小间隙则变为工频电压和操作过电压控制。
[0055] 1、操作过电压是由断路器及隔离开关操作或系统故障引起的暂态过渡过程。电力 系统中具有许多电感、电容原件，组成复杂的振荡回路，当进行操作或发生故障时，电力系 统从一种稳定工作状态通过振荡转变到另一种稳定工作状态，在此过渡过程中将会产生暂 态性质的过电压，称为操作过电压。
[0056] 2、操作过电压等值风速Vs;
[0057] GB50545 - 2010《llOkV ~750kV 架空输电线路设计规范》、GB 50665 - 2011 《lOOOkV架空输电线路设计规范》均规定"操作过电压等值风速V S宜取基本风速折算到导 线平均高度处的风速Vm的50%，但不宜低于15m/s"，该比值称为"操作过电压等值风速取 值系数Ys/。
[0058] 3、根据W上标准和规范，确定操作过电压等值风速取值的研究思路为；从长期来 看（本实施例中指一年），计算特高压线路在实际风速分布条件下运行时发生闪络的概率； 将实际风速分布等效成一个等值风速，即为操作过电压等值风速Vg，再次计算特高压线路 发生闪络的概率；将两次得到的闪络的概率等效，反推计算操作过电压等值风速V.的值。
[0059] 二、如图1所示本实施例中提供特高压线路操作电压等值风速的修正方法的具体 步骤包括：
[0060] (一）获取特高压线路沿线所在地长期测量的风速数据，依据风速数据计算风速V 的威布尔双参数分布概率密度函数fw(v);
[0061] 该风速V的威布尔双参数分布概率密度函数f,(v)的计算公式为：
[0062]
Π)
[006引 其中，
取为平均 风速，单位为m/s