專利名稱：：電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，特別適合于分析和計(jì)算低溫雨雪冰凍災(zāi)害下電力覆冰所造成的斷線倒塔事故的發(fā)生概率。
背景技術(shù)：
：在低溫雨雪冰凍天氣下，電力覆冰給世界各地許多輸電線路的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)、芬蘭、冰島和日本等國(guó)都曾因覆冰而發(fā)生嚴(yán)重的斷線倒塔事故。受到強(qiáng)冷暖氣流的共同作用，以及特殊地勢(shì)的影響，中國(guó)容易形成持續(xù)低溫冰凍天氣，從而造成電力冰災(zāi)事故。2004年12月至2005年2月期間，南方部分地區(qū)出現(xiàn)冰凍、雨淞、暴雪等災(zāi)害性天氣，輸電線路冰閃跳閘、電力線舞動(dòng)、斷線倒塔事故頻繁發(fā)生。特別是2008年初，中國(guó)南方地區(qū)發(fā)生大范圍低溫、雨雪、冰凍災(zāi)害，大量電力線和電力鐵塔因覆冰太厚，不堪重負(fù)而斷裂倒塌，導(dǎo)致17個(gè)省區(qū)出現(xiàn)跳閘停電事故，部分地區(qū)供電系統(tǒng)癱瘓，從而造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)覆冰造成的斷線倒塔事故，目前國(guó)內(nèi)外的研究主要針對(duì)已知的氣象條件預(yù)測(cè)覆冰厚度；提出電力線融冰措施；在給定的荷載條件下分析電力線和電力鐵塔的受力特性。對(duì)于覆冰所引起的電力斷線倒塔的概率計(jì)算問題，國(guó)內(nèi)外尚無相關(guān)的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容為解決由覆冰所引起的電力斷線倒塔的概率計(jì)算的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的災(zāi)害損失控制，本發(fā)明提供了一種電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，具有計(jì)算可靠，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟1)對(duì)凍雨量戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行極值分布擬合，構(gòu)建凍雨量廣義極值分布尸CP)為上式中^為凍雨量廣義極值分布的位置參數(shù)，^為凍雨量廣義極值分布的規(guī)模參數(shù)，^為凍雨量廣義極值分布的形狀參數(shù)；2)對(duì)風(fēng)速r的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行極值分布擬合，構(gòu)建風(fēng)速?gòu)V義極值分布用為上式中"2為風(fēng)速?gòu)V義極值分布的位置參數(shù)，<72為風(fēng)速?gòu)V義極值分布的規(guī)模參數(shù)，^為風(fēng)速?gòu)V義極值分布的形狀參數(shù)；3)從凍雨量廣義極值分布中抽取一個(gè)凍雨量數(shù)據(jù)，從風(fēng)速?gòu)V義極值分布中抽取一個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)；4)利用下述公式計(jì)算覆冰厚度W:上式中/^為水密度，A為冰密度，^/為雨滴下落速度;5)利用下述公式計(jì)算電力線冰荷載7][(D+2/0—們丄上式中D為電力線直徑，丄為電力線長(zhǎng)度;丄上式中7b為電力線自重，A為電力線的質(zhì)量密度，g為重力常數(shù)；7)利用下述公式計(jì)算電力鐵塔冰荷載r2:72=0.6^0^^x10—3上式中q為覆冰厚度的高度遞增系數(shù)，y為覆冰的重度，^為電力鐵塔的總表面積；8)利用下述公式計(jì)算電力鐵塔總荷載/^::Z1—上式中A//L為電力鐵塔兩側(cè)電力線的不平衡荷載，為電力鐵塔一側(cè)電力線總荷載，/^2為電力鐵塔另一側(cè)電力線總荷載；9)重復(fù)步驟3)-8)N次，得到N個(gè)電力線總荷載和N個(gè)電力鐵塔總荷載；10)利用下述公式計(jì)算電力覆冰斷線的概率iV上式中/^為電力線所能承受的最大荷載，M為電力線總荷載大于/^的個(gè)數(shù)；11)利用下述公式計(jì)算電力覆冰倒塔的概率上式中//;r為電力鐵塔所承受的最大荷載，W2為電力鐵塔總荷載大于/^的個(gè)數(shù)；上述步驟l)中凍雨量廣義極值分布的規(guī)模參數(shù)q的范圍為28.25~40.51，凍雨量廣義極值分布的形狀參數(shù)^的范圍為0.48~0.89。上述步驟2)中風(fēng)速?gòu)V義極值分布的規(guī)模參數(shù)^72的范圍為2.57-4.68，風(fēng)速?gòu)V義極值分布的形狀參數(shù)&的范圍為0.080.36。所述步驟9)中N的范圍為iV210000。本發(fā)明的技術(shù)效果在于考慮實(shí)時(shí)凍雨量和實(shí)時(shí)風(fēng)速對(duì)電力覆冰斷線倒塔的影響，從凍雨量廣義極值分布和風(fēng)速?gòu)V義極值分布中分別抽取數(shù)據(jù)，計(jì)算電力覆冰斷線倒塔的概率。本發(fā)明為低溫雨雪冰凍災(zāi)害下電力系統(tǒng)的應(yīng)急管理和緊急調(diào)度提供技術(shù)支撐，以降低覆冰所造成的電力故障損失。本發(fā)明具有測(cè)算精確度高和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，徹底解決了低溫雨雪冰凍災(zāi)害下由覆冰所引起的電力斷線倒塔的概率計(jì)算的技術(shù)難題。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。圖1為輸電線路示意圖。具體實(shí)施方式參見圖l，圖1為220kV輸電線路示意圖，由L1、L2、L3、L4、L5五檔電力線和P1、P2、P3、P4、P5、P6六基電力鐵塔組成。收集每檔電力線和每基電力鐵塔所在位置的實(shí)時(shí)凍雨量和實(shí)時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)各40個(gè)，通過廣義極值分布擬合得出實(shí)時(shí)凍雨量和實(shí)時(shí)風(fēng)速的廣義極值分布函數(shù)。利用Matlab7.6從凍雨量的廣義極值分布FCP)中抽取一個(gè)凍雨量數(shù)據(jù)，從風(fēng)速的廣義極值分布F(7)中抽取一個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)。凍雨量的抽樣語句為P=random('gev，，dhu^;風(fēng)速的抽樣語句分別為V=random('gev，，《2，cr2,u2)。由抽取的數(shù)據(jù)計(jì)算出覆冰厚度/，然后得到電力線冰荷載和電力鐵塔冰荷載，通過電力線的自重表達(dá)式計(jì)算電力線的自重7b，隨后計(jì)算電力線總載i^和電力鐵塔總荷載i/r。重復(fù)上述實(shí)施過程10000次，得到10000個(gè)電力線總荷載和10000個(gè)電力鐵塔總荷載。統(tǒng)計(jì)電力線總荷載大于/zz的個(gè)數(shù)A^，并計(jì)算^在電力線總荷載的個(gè)數(shù)10000中所占的比例，即為電力覆冰斷線的概率，計(jì)算結(jié)果列于表l。統(tǒng)計(jì)電力鐵塔總荷載大于/^的個(gè)數(shù)A^，并計(jì)算A^在電力鐵塔總荷載的個(gè)數(shù)10000中所占的比例，即為電力覆冰倒塔的概率，計(jì)算結(jié)果列于表2。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表l、表2中可以看出，該概率計(jì)算方法可以有效計(jì)算出電力覆冰斷線倒塔的概率，非常適用于低溫雨雪冰凍災(zāi)害下電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算。權(quán)利要求1、一種電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，具有如下步驟1)對(duì)凍雨量P的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行極值分布擬合，構(gòu)建凍雨量廣義極值分布F(P)為<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>exp</mi><mo>{</mo><mo>-</mo><msup><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>&xi;</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>&sigma;</mi><mn>1</mn></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><mi>P</mi><mo>-</mo><msub><mi>u</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>&xi;</mi><mn>1</mn></msub></mrow></msup><mo>}</mo></mrow>]]></math></maths>上式中u1為凍雨量廣義極值分布的位置參數(shù)，σ1為凍雨量廣義極值分布的規(guī)模參數(shù)，ξ1為凍雨量廣義極值分布的形狀參數(shù)；2)對(duì)風(fēng)速V的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行極值分布擬合，構(gòu)建風(fēng)速?gòu)V義極值分布F(V)為<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>exp</mi><mo>{</mo><mo>-</mo><msup><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>&xi;</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>&sigma;</mi><mn>2</mn></msub></mfrac><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>-</mo><msub><mi>u</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>&xi;</mi><mn>2</mn></msub></mrow></msup><mo>}</mo></mrow>]]></math></maths>上式中u2為風(fēng)速?gòu)V義極值分布的位置參數(shù)，σ2為風(fēng)速?gòu)V義極值分布的規(guī)模參數(shù)，ξ2為風(fēng)速?gòu)V義極值分布的形狀參數(shù)；3)從凍雨量廣義極值分布中抽取一個(gè)凍雨量數(shù)據(jù)，從風(fēng)速?gòu)V義極值分布中抽取一個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)；4)利用下述公式計(jì)算覆冰厚度R<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mi>w</mi></msub><mi>P</mi></mrow><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mi>i</mi></msub><mi>&pi;</mi></mrow></mfrac><msup><mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>/</mo><msub><mi>V</mi><mi>d</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>]</mo></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow>]]></math></maths>上式中ρw為水的密度，ρi為冰的密度，Vd為雨滴下落速度；5)利用下述公式計(jì)算電力線冰荷載T1<mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>&rho;</mi><mi>i</mi></msub><mi>&pi;</mi></mrow><mn>576</mn></mfrac><mo>[</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>R</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mo>]</mo><mi>L</mi></mrow>]]></math></maths>上式中D為電力線直徑，L為電力線長(zhǎng)度；6)利用下述公式計(jì)算電力線總荷載HL<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>H</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mi>G</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>4</mn></mfrac><mi>&pi;</mi><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mi>L</mi><msub><mi>&rho;</mi><mi>l</mi></msub><mi>g</mi></mrow>]]></math></maths>上式中TG為電力線自重，ρl為電力線的密度，g為重力常數(shù)；7)利用下述公式計(jì)算電力鐵塔冰荷載T2T2＝0.6RαhγA×10-3上式中αh為覆冰厚度的高度遞增系數(shù)，γ為覆冰的重度，A為電力鐵塔的總表面積；8)利用下述公式計(jì)算電力鐵塔總荷載HTHT＝T2+ΔHL＝T2+|HL1-HL2|上式中ΔHL為電力鐵塔兩側(cè)電力線的不平衡荷載，HL1為電力鐵塔一側(cè)電力線總荷載，HL2為電力鐵塔另一側(cè)電力線總荷載；9)重復(fù)步驟3)-8)N次，得到N個(gè)電力線總荷載和N個(gè)電力鐵塔總荷載；10)利用下述公式計(jì)算電力覆冰斷線的概率<mathsid="math0006"num="0006"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>H</mi><mi>L</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>&mu;</mi><mi>L</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>N</mi><mn>1</mn></msub><mi>N</mi></mfrac></mrow>]]></math></maths>上式中μL為電力線所能承受的最大荷載，N1為電力線總荷載大于μL的個(gè)數(shù)；11)利用下述公式計(jì)算電力覆冰倒塔的概率<mathsid="math0007"num="0007"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>H</mi><mi>T</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>&mu;</mi><mi>T</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>N</mi><mn>2</mn></msub><mi>N</mi></mfrac></mrow>]]></math></maths>上式中μT為電力鐵塔所承受的最大荷載，N2為電力鐵塔總荷載大于μT的個(gè)數(shù)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，其特征在于所述步驟l)中凍雨量廣義極值分布的規(guī)模參數(shù)q的范圍為28.25~40.51，凍雨量廣義極值分布的形狀參數(shù)^的范圍為0.48~0.89。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，其特征在于所述步驟2)中風(fēng)速?gòu)V義極值分布的規(guī)模參數(shù)o"2的范圍為2.574.68，風(fēng)速?gòu)V義極值分布的形狀參數(shù)&的范圍為0.080.36。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，其特征在于所述步驟9)中N的范圍為A^10000。全文摘要本發(fā)明公開了一種電力覆冰斷線倒塔的概率計(jì)算方法，包括以下步驟針對(duì)凍雨量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和風(fēng)速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提出凍雨量廣義極值分布和風(fēng)速?gòu)V義極值分布；分別從凍雨量廣義極值分布和風(fēng)速?gòu)V義極值分布中抽取數(shù)據(jù)，計(jì)算覆冰厚度；然后計(jì)算出電力線冰荷載和電力線總荷載、電力鐵塔冰荷載和電力鐵塔總荷載；最后計(jì)算出電力覆冰斷線倒塔的概率。該方法考慮實(shí)時(shí)凍雨量和實(shí)時(shí)風(fēng)速對(duì)電力覆冰斷線倒塔的影響，通過從廣義極值分布中抽取數(shù)據(jù)的方式，測(cè)算電力覆冰斷線倒塔的概率，具有精確度高和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，徹底解決了低溫雨雪冰凍災(zāi)害下由覆冰所引起的電力斷線倒塔的概率計(jì)算的技術(shù)難題。文檔編號(hào)G06F17/00GK101630307SQ20091004414公開日2010年1月20日申請(qǐng)日期2009年8月18日優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日發(fā)明者張新華,張永熙,徐文軍,楊洪明,楊洪朝,王媛媛,賴明勇申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)