評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了山火致輸電線路故障概率的定量評(píng)估，根據(jù)山火引發(fā)輸電線路故障的機(jī)理，建立了準(zhǔn)確的線路故障概率模型，正確反映了與輸電線路故障相關(guān)的內(nèi)、外部因素，使得山火致線路故障概率評(píng)估不必依賴于歷史數(shù)據(jù)的積累，且能夠考慮到關(guān)鍵因素，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。本發(fā)明極大地推動(dòng)了輸電線路風(fēng)險(xiǎn)管理，提高了電力系統(tǒng)防御外部災(zāi)害的能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說(shuō)本發(fā)明涉及一種評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國(guó)能源與負(fù)荷中心的逆向分布，需要采用遠(yuǎn)距離輸電線路把電能從發(fā)電中心輸送到負(fù)荷中心，長(zhǎng)距離輸電線路會(huì)經(jīng)過(guò)各種地貌環(huán)境。對(duì)于經(jīng)過(guò)植被茂密的林區(qū)和山區(qū)的輸電線路，設(shè)備的安全可靠運(yùn)行受自然環(huán)境和天氣變化影響，而高溫、人為或閃電起火等原因引起的山火就是威脅線路安全和運(yùn)行的主要災(zāi)害之一。首先，由于輸電線路走廊資源日趨緊張，線路走廊更多分布在崇山峻嶺，線路附近植被密度和高度明顯增加；其次，隨著傳統(tǒng)習(xí)俗(如清明節(jié)祭祖)的復(fù)興、農(nóng)民燒荒以及各種極端天氣等干擾因素，導(dǎo)致線路山火跳閘事故急劇攀升；再次，智能電網(wǎng)對(duì)輸電線路的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管理提出了新的要求。因此，有必要研究山火等外部災(zāi)害對(duì)于輸電線路的影響，評(píng)估線路故障概率，加強(qiáng)輸電線路的氣象環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理，為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供必要的技術(shù)支撐。
[0003]山火引發(fā)輸電線路故障的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，涉及到相當(dāng)多的物理量，很多物理量(如空氣電導(dǎo)率、熱游離等)目前無(wú)法準(zhǔn)確確定。因此，針對(duì)山火引發(fā)輸電線路故障概率的評(píng)估，無(wú)法計(jì)及所有因素來(lái)建立精確的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式。
[0004]基于歷史數(shù)據(jù)的擬合方法，其擬合結(jié)果不僅有依賴于歷史數(shù)據(jù)量及其準(zhǔn)確性，還取決于所采用的擬合模型。而目前難以獲取可靠、充裕的歷史數(shù)據(jù)，因此，該方法還無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際工程。
[0005]毛賢敏和徐文興在《林火蔓延速度計(jì)算方法的研究》(氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，1991，7(1):9-13.)給出了平地與山坡地形下火蔓延速度的計(jì)算公式；王海暉、朱霽平和姜偉等人在《森林地表火行為估算的數(shù)學(xué)模型》(火災(zāi)科學(xué)，1994，3(1):33-41.)和郭平、孫剛和周道瑋等人在《草地火行為研究》(應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，12(5):746-748.)建立了風(fēng)速、地形與火蔓延速度、火強(qiáng)度的定量研究模型，用以評(píng)估山火下的火場(chǎng)形狀和火強(qiáng)度；宋嘉婧、郭創(chuàng)新和張金江等人在《山火條件下的輸電線路停運(yùn)概率模型》(電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(1):100-105.)根據(jù)山火下空氣密度、空氣濕度和煙霧濃度的變化，給出了山火條件下輸電線路擊穿概率公式。
[0006]近年來(lái)，自然災(zāi)害發(fā)生的頻率逐步增高，嚴(yán)重威脅了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，但目前還沒(méi)有滿足在線安全分析與預(yù)警要求的概率量化評(píng)估技術(shù)，因此急需進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠考慮各種相關(guān)因素，體現(xiàn)山火引發(fā)輸電線路故障機(jī)理，實(shí)現(xiàn)山火引發(fā)線路故障概率量化評(píng)估的方法。
[0008]具體地說(shuō)，本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟:[0009]I)在控制中心匯總實(shí)時(shí)的山火預(yù)報(bào)和實(shí)況信息、一般氣象預(yù)報(bào)和實(shí)況信息、實(shí)時(shí)的電網(wǎng)工況信息；
[0010]2)根據(jù)線路走廊地理特征和周邊環(huán)境特征將線路分段，將具有相同地理特征和周邊環(huán)境特征的線路劃為一段；
[0011]3)根據(jù)不同地形對(duì)山火蔓延的影響，評(píng)估山火蔓延速度、火焰區(qū)域溫度、山火煙濃度；
[0012]4)根據(jù)山火蔓延速度以及不同地形和風(fēng)條件對(duì)山火燃燒的影響，評(píng)估山火燃燒帶形狀；
[0013]5)對(duì)于每段線路，根據(jù)每段線路中各桿塔所處位置的經(jīng)緯度，結(jié)合山火燃燒帶形狀，評(píng)估每段線路中各桿塔距離山火燃燒帶的距離I;
[0014]若某桿塔距離山火燃燒帶的距離I小于預(yù)先設(shè)定的距離值時(shí)，確定該桿塔受到山火影響；
[0015]6)對(duì)于每段線路中受到山火影響的各桿塔，根據(jù)火焰區(qū)域溫度、山火煙濃度以及氣象信息，計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙的擊穿電壓，評(píng)估每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙擊穿概率，然后采用獨(dú)立事件的概率公式計(jì)算出整條線路受到山火影響時(shí)總的導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙擊穿概率Ple ；
[0016]7)對(duì)于每段線路中受到山火影響的各桿塔，根據(jù)火焰區(qū)域溫度、山火煙濃度以及氣象信息，計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙的擊穿電壓，評(píng)估每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙擊穿概率，然后采用獨(dú)立事件的概率公式計(jì)算出整條線路受到山火影響時(shí)總的導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙擊穿概率Pu；
[0017]8)按以下公式計(jì)算整條線路總的故障概率P1:
[0018]P1 = 1-(1-Ple) (1-P11)
[0019]最后，將整條線路總的故障概率計(jì)算結(jié)果接入停電防御系統(tǒng)中對(duì)故障進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果為廣域測(cè)量分析保護(hù)控制系統(tǒng)篩選預(yù)想風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備集。
[0020]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于:所述步驟3)中，按以下公式計(jì)算山火蔓延速
度:
[0021]
【權(quán)利要求】
1.評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在控制中心匯總實(shí)時(shí)的山火預(yù)報(bào)和實(shí)況信息、一般氣象預(yù)報(bào)和實(shí)況信息、實(shí)時(shí)的電網(wǎng)工況信息； 2)根據(jù)線路走廊地理特征和周邊環(huán)境特征將線路分段，將具有相同地理特征和周邊環(huán)境特征的線路劃為一段； 3)根據(jù)不同地形對(duì)山火蔓延的影響，評(píng)估山火蔓延速度、火焰區(qū)域溫度、山火煙濃度； 4)根據(jù)山火蔓延速度以及不同地形和風(fēng)條件對(duì)山火燃燒的影響，評(píng)估山火燃燒帶形狀； 5)對(duì)于每段線路，根據(jù)每段線路中各桿塔所處位置的經(jīng)緯度，結(jié)合山火燃燒帶形狀，評(píng)估每段線路中各桿塔距離山火燃燒帶的距離I ; 若某桿塔距離山火燃燒帶的距離I小于預(yù)先設(shè)定的距離值時(shí)，確定該桿塔受到山火影響； 6)對(duì)于每段線路中受到山火影響的各桿塔，根據(jù)火焰區(qū)域溫度、山火煙濃度以及氣象信息，計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙的擊穿電壓，評(píng)估每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙擊穿概率，然后采用獨(dú)立事件的概率公式計(jì)算出整條線路受到山火影響時(shí)總的導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙擊穿概率Ple; 7)對(duì)于每段線路中受到山火影響的各桿塔，根據(jù)火焰區(qū)域溫度、山火煙濃度以及氣象信息，計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙的擊穿電壓，評(píng)估每段線路中受到山火影響的各.桿塔導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙擊穿概率，然后采用獨(dú)立事件的概率公式計(jì)算出整條線路受到山火影響時(shí)總的導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙擊穿概率P11; 8)按以下公式計(jì)算整條線路總的故障概率P1:
Pl = 1-(1-Ple) (1-Pll) 最后，將整條線路總的故障概率計(jì)算結(jié)果接入停電防御系統(tǒng)中對(duì)故障進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果為廣域測(cè)量分析保護(hù)控制系統(tǒng)篩選預(yù)想風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于:所述步驟3)中，按以下公式計(jì)算山火蔓延速度:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于:所述步驟3)中，按以下公式計(jì)算火焰區(qū)域溫度:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于:所述步驟6)中，按以下公式計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙的擊穿電壓:

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于:所述步驟6)中，按以下公式計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線對(duì)地之間空氣間隙擊穿概率:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于:所述步驟7)中，按以下公式計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙的擊穿電壓:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估山火引發(fā)輸電線路故障概率的方法，其特征在于:所述步驟7)中，按以下公式計(jì)算每段線路中受到山火影響的各桿塔導(dǎo)線與導(dǎo)線之間空氣間隙擊穿概率:
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103472326SQ201310382753
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】薛禹勝, 吳勇軍 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司