專利名稱：輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域劃定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，屬高壓輸電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和居民生活水平的提高，全社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)服務(wù)提出了更高的要求。然而長(zhǎng)期以來(lái)，不斷發(fā)生的短路故障卻威脅著輸電線路的安全可靠運(yùn)行，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。統(tǒng)計(jì)表明，在電力系統(tǒng)中發(fā)生的各類輸電線路短路故障中，鳥(niǎo)類活動(dòng)引起的短路占了相當(dāng)大的比例。在鳥(niǎo)類活動(dòng)頻繁的地區(qū)，容易發(fā)生輸電線路涉鳥(niǎo)故障。國(guó)網(wǎng)公司2006年全面開(kāi)展了一次輸電線路涉鳥(niǎo)故障調(diào)研，統(tǒng)計(jì)表明，220kV及以上輸電線路涉鳥(niǎo)故障僅次于雷害和外力破壞，為第三大故障原因。2004年I月至2006年10月底，國(guó)網(wǎng)公司220kV及以上線路因鳥(niǎo)類造成跳閘共399次，占線路跳閘總數(shù)的10. 43%。2011年，國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)66kV及以上輸電線路涉鳥(niǎo)故障114次，占全部線路故障的6. 8%。為提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，如何有效防治輸電線路涉鳥(niǎo)故障已成為目前亟待解決的突出問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展了一系列的觀察、統(tǒng)計(jì)工作。從國(guó)內(nèi)外的研究成果調(diào)研來(lái)看，許多一線運(yùn)行、技術(shù)管理人員和有關(guān)學(xué)者開(kāi)展了大量的研究工作，對(duì)輸電線路涉鳥(niǎo)故障的認(rèn)識(shí)和防范也有不少很好的經(jīng)驗(yàn)和一定的理論基礎(chǔ)，但對(duì)于線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)空間的劃定辦法，目前尚無(wú)統(tǒng)一的原則，也未查到實(shí)際可用的研究成果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了有效防治輸電線路涉鳥(niǎo)故障提供參考依據(jù)，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，本發(fā)明公開(kāi)一種輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述方法通過(guò)三維靜電場(chǎng)有限元法數(shù)值仿真，計(jì)算輸電線路上鳥(niǎo)糞或鳥(niǎo)巢材料(以下簡(jiǎn)稱異物)下落時(shí)的電位，得到線路導(dǎo)體與異物之間的電壓，以棒-棒空氣間隙工頻擊穿電壓數(shù)據(jù)為判據(jù)，判斷是否會(huì)擊穿。通過(guò)改變異物的長(zhǎng)度、位置分別計(jì)算，劃分出可能引起擊穿的范圍，從而繪制桿塔的涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域即異物使絕緣子串附近間隙擊穿的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域由絕緣子串低壓端和高壓端附近的區(qū)域組成，當(dāng)異物一端在低壓端區(qū)域邊界，另一端在高壓端區(qū)域邊界時(shí)，絕緣子串附近間隙臨界擊穿；當(dāng)異物一端在低壓端區(qū)域內(nèi)，另一端位于高壓端區(qū)域內(nèi)時(shí)，絕緣子串附近間隙必會(huì)發(fā)生擊穿，否則不會(huì)發(fā)生擊穿。所述靜電場(chǎng)仿真模型的仿真對(duì)象按照實(shí)際輸電線路參數(shù)建模，包括桿塔、絕緣子串、導(dǎo)線、聯(lián)接金具、異物；模擬絕緣子串周圍有異物存在時(shí)的情況，確定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的范圍。本發(fā)明計(jì)算輸電線路涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域相關(guān)參數(shù)的方法如下(I)確定仿真參數(shù)，包括桿塔、絕緣子串、導(dǎo)線、聯(lián)接金具、異物；(2)建立三維靜電場(chǎng)仿真模型，通過(guò)有限元數(shù)值方法求解如下拉普拉斯方程，計(jì)算輸電線路上鳥(niǎo)糞或鳥(niǎo)巢材料(以下簡(jiǎn)稱異物)下落時(shí)的電位:V2Φ=0(1)其中Φ為電位；(3)確定低壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域:首先假定高壓端氣隙被擊穿，異物電位為最高運(yùn)行相電位，根據(jù)棒-棒空氣間隙工頻擊穿電壓確定異物和低壓端金具之間的氣隙臨界擊穿長(zhǎng)度，從而確定低壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；(4)確定高壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域:使異物上端沿著低壓端風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的邊界逐漸靠近絕緣子串，仿真計(jì)算異物的電位，尋找高壓端氣隙的臨界擊穿長(zhǎng)度，確定高壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；(5)根據(jù)高壓端和低壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，繪制輸電線路有異物存在時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域圖。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明對(duì)輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，能夠?yàn)榉乐屋旊娋€路桿塔涉鳥(niǎo)故障提供參考依據(jù)，有效提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。本發(fā)明適用輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的靜電場(chǎng)仿真模型圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域參數(shù)計(jì)算流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例如圖3所示。圖3以220kV直線塔中相瓷絕緣子串風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域圖參數(shù)確定為例。異物與絕緣子金具之間的空氣間隙可以近似認(rèn)為處于棒-棒間隙。通過(guò)三維靜電場(chǎng)有限元法，仿真計(jì)算輸電線路上鳥(niǎo)糞或鳥(niǎo)巢材料(以下簡(jiǎn)稱異物)下落時(shí)的電位，得到線路導(dǎo)體與異物之間的電壓，以棒-棒空氣間隙工頻擊穿電壓數(shù)據(jù)為判據(jù)，判斷是否會(huì)擊穿。若異物下落時(shí)，絕緣子下端金具和異物之間的電壓梯度能夠使下端氣隙擊穿，則異物上的電位被抬高為最高運(yùn)行相電壓幅值，假使此時(shí)異物上端和絕緣子上部金具之間的氣隙能夠擊穿則異物通道間隙就會(huì)發(fā)生擊穿。如果下部氣隙被擊穿，則上端氣隙承擔(dān)的電壓為最高運(yùn)行相電壓幅值，此時(shí)根據(jù)棒-棒空氣間隙工頻擊穿電壓可以計(jì)算出上端氣隙臨界擊穿長(zhǎng)度，確定低壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。保持異物上端與金具之間的距離為氣隙臨界擊穿長(zhǎng)度，使異物上端沿著低壓端風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的邊界逐漸靠近絕緣子串，計(jì)算異物電位，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷絕緣子串下端與異物之間的臨界擊穿距離，從而確定高壓端的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域圖。由圖3可見(jiàn)，區(qū)域I和區(qū)域2為桿塔風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)計(jì)算，圖3中區(qū)域I到導(dǎo)體的距離為349mm，區(qū)域2到金具的距離為240mm，弧線部分的半徑為132.5mm。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，其特征在于，所述方法通過(guò)三維靜電場(chǎng)有限元法數(shù)值仿真計(jì)算輸電線路上鳥(niǎo)糞或鳥(niǎo)巢材料下落時(shí)的電位，得到線路導(dǎo)體與異物之間的電壓，以棒-棒空氣間隙工頻擊穿電壓數(shù)據(jù)為判據(jù)，判斷是否會(huì)擊穿；通過(guò)改變異物的長(zhǎng)度、位置分別計(jì)算，劃分出可能引起擊穿的范圍，從而繪制桿塔的涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，其特征在于，所述風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域即異物使絕緣子串閃絡(luò)的區(qū)域:風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域由絕緣子串低壓端和高壓端附近的區(qū)域組成，當(dāng)異物一端在低壓端區(qū)域邊界，另一端在高壓端區(qū)域邊界時(shí)，絕緣子串附近間隙臨界擊穿；當(dāng)異物一端在低壓端區(qū)域內(nèi)，另一端位于高壓端區(qū)域內(nèi)時(shí)，絕緣子串附近間隙必會(huì)發(fā)生擊穿，否則不會(huì)發(fā)生擊穿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，其特征在于，所述三維靜電場(chǎng)仿真模型的仿真對(duì)象按照實(shí)際輸電線路參數(shù)建模，包括桿塔、絕緣子串、導(dǎo)線、聯(lián)接金具、異物 ；模擬絕緣子串周圍有異物存在時(shí)的情況，確定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的范圍。
全文摘要
一種輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，該方法通過(guò)三維靜電場(chǎng)有限元法數(shù)值仿真計(jì)算輸電線路上鳥(niǎo)糞或鳥(niǎo)巢材料下落時(shí)的電位，得到線路導(dǎo)體與異物之間的電壓，以棒-棒空氣間隙工頻擊穿電壓數(shù)據(jù)為判據(jù)，判斷是否會(huì)擊穿；通過(guò)改變異物的長(zhǎng)度、位置分別計(jì)算，劃分出可能引起擊穿的范圍，從而繪制桿塔的涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。本發(fā)明對(duì)輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定方法，能夠?yàn)榉乐屋旊娋€路桿塔涉鳥(niǎo)故障提供參考依據(jù)，有效提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。本發(fā)明適用輸電線路桿塔涉鳥(niǎo)故障風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃定。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103077289SQ201310024318
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者張宇, 黃道春, 夏景欣, 阮江軍, 余俊, 張化昭 申請(qǐng)人:江西省電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 武漢大學(xué)