本發(fā)明涉及一種計及線路狀態(tài)的交流輸電線路臺風風險的評估方法。

背景技術(shù)：

電網(wǎng)負責西電東送事業(yè)的八交八直的交流輸電線路由于其輸電距離遠，長度均在1000km以上，極容易受到臺風影響，并且這些交流輸電線路供電容量大，一旦發(fā)生故障將極大可能影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，對國民經(jīng)濟以及人民生活都將造成重大損失。因此通過評估交流輸電線路在臺風天氣下的風險，便于實現(xiàn)實時的風險預警，提前做好防風措施，確保電網(wǎng)穩(wěn)定安全運行，將臺風造成的損失降至最低。

以往評估交流輸電線路在臺風天氣下風險的方法，大多是利用氣象局的臺風的實況數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)來推算線路將承受的風速，并在地形環(huán)境的基礎(chǔ)上進行模糊修正，算法復雜并且精度不高。另外以往的臺風風險評估方法并未考慮到輸電線路在臺風影響下可靠度下降的情況，并且缺少對交流輸電線路重要程度的考慮。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存有的缺陷，本發(fā)明提供一種計及線路狀態(tài)的交流輸電線路臺風風險的評估方法，在輸電線路的基礎(chǔ)風險值基礎(chǔ)上，考慮臺風的累計影響和交流輸電線路的重要程度等因素，從而得到更加貼近實際的風險評估結(jié)果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種計及線路狀態(tài)的交流輸電線路臺風風險的評估方法，其包括以下步驟：

步驟1、獲得輸電線路A點的風速v以及A點的風向數(shù)據(jù)；

步驟2、計算輸電線路A點的垂直風速：

v_p＝v·sinθ (1)

v_p為線路的垂直風速，v為線路A點的風速，θ為線路與風向之間的夾角；

步驟3、通過控制中心獲取輸電線路桿塔上的微氣象在線監(jiān)測裝置測量的雨量信息，考慮輸電線路的樹障和臺風雨量對線路風偏閃絡故障的綜合影響，對線路的最大可承受風速進行修正：

v_d為線路的最大可承受風速，v_d’為修正后的線路的最大可承受風速；

a_t為樹障影響系數(shù)，a_r為雨量系數(shù)，a_r值與降雨量關(guān)系如表1

表1雨量系數(shù)與降雨量關(guān)系對應表

步驟4、通過線路垂直風速與修正后線路的最大可承受風速比較，得到線路A點的基礎(chǔ)風險值。以并以復合函數(shù)f(v_d’,v_p)表示線路A點的基礎(chǔ)風險值R：

K₃的值為10；

步驟5、考慮線路上一次檢修后遭受臺風的影響累積，根據(jù)線路遭受臺風十級影響的累積時間求出線路目前的不可靠度，用于對線路A點的基礎(chǔ)風險值進行修正，獲得修正后的線路風險值：

R’＝1-a_c×(1-R) (4)

其中R’為修正后的線路風險值，a_c為線路遭受臺風十級風圈影響累積的不可靠度；

步驟6、考慮交流輸電線路的重要性以及負荷可轉(zhuǎn)移性，得到線路A點的最終風險值：

其中α為線路的重要性因子，β為線路可轉(zhuǎn)移負荷占比；

線路的重要性因子為：α＝P_LD/P_B (6)

線路可轉(zhuǎn)移負荷占比為：β＝P_S/P_LD (7)

其中P_LD為線路正常運行時的傳輸負荷，P_S為該線路可轉(zhuǎn)移到其他線路的部分負荷，P_B為基準傳輸負荷。

作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟1包括以下步驟：

步驟11、判斷A點是否設(shè)有微氣象在線監(jiān)測裝置，如果有則執(zhí)行步驟12，否則直接跳轉(zhuǎn)到步驟15；

步驟12、通過氣象臺服務器獲取臺風的實時信息和預測數(shù)據(jù)，包括臺風中心所處經(jīng)緯度、臺風中心風力、臺風各級風圈半徑、臺風預測移動路徑以及輸電線路A點的風速v_f；

步驟13、通過控制中心獲取輸電線路A點桿塔上的微氣象在線監(jiān)測裝置測量的臺風風速v_a以及風向數(shù)據(jù)；

步驟14、根據(jù)從在線監(jiān)測裝置獲取的某A點臺風風速v_a和從氣象臺獲取的A點風速v_f進行權(quán)重對比，確定A點的風速v：

若

則剔除A點測量風速，并直接跳到步驟15，其中K₁取值為30％；

若

則風速v＝v_a，其中K₂取值為20％；

若

則風速

c為同一地點所有在線監(jiān)測裝置的數(shù)量；

步驟15、若A點附近的區(qū)域有足夠監(jiān)測點，則采用線性擬合的方式來求線路A點的風速，否則直接執(zhí)行步驟16；

步驟16、A點附近的區(qū)域沒有足夠監(jiān)測點，則通過以下方式確定A點的風速v，具體如下：

步驟161、依次根據(jù)步驟12、13和14獲得已知輸電線路上一桿塔所處位置的風速為v₁，所處位置高度為h₁，距離臺風中心d₁；而A點所處位置高度為h、與臺風中心的距離為d；

步驟162、將v₁和h₁代入公式(12)中計算出與臺風中心的距離d₁且離地10m高處的理論風速v₁’；

其中v’為與臺風中心的距離d且離地10m位置高處的理論風速，h₀＝10m，n為地表摩擦系數(shù)，取值范圍為0.1～0.4；

步驟163、將d、d₁和v₁’代入到公式(13)中，得到與臺風中心的距離為d且離地面10m高處的理論風速v’，

其中v_z為臺風中心處風速；

步驟164、最后v’和h代入到公式(12)即可得到A點的風速v。

作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟15包括以下步驟：

步驟151、依次根據(jù)步驟12、13和14得出A點附近區(qū)域的監(jiān)測點風速v_i，結(jié)合臺風中心經(jīng)緯度和輸電線路桿塔地理位置信息求出監(jiān)測點到臺風中心距離d_i，并將(d_i,v_i)繪制于二維坐標系xy上；(i＝1,2,3,…,n)

步驟152、并利用公式(14)得出該區(qū)域監(jiān)測點風速y與監(jiān)測點到臺風中心距離x的出線性回歸方程(15)

y＝bx+a (15)

步驟153、然后將A點到到臺風中心的距離x代入式(15)求出y，y值就是A點風速大小。

進一步地，所述步驟3中的a_t具體確定方式如下，采用分段函數(shù)表示為：

d為樹障的凈空距離，d₁為該等級輸電線路的最小放電距離，d₂為不會發(fā)生樹障與可能發(fā)生樹障的臨界點，k為樹障的風險趨勢指數(shù)，根據(jù)多年運行經(jīng)驗，推薦取值1.2。

進一步地，所述步驟5中線路遭受臺風十級風圈影響累積的不可靠度a_c確定方式如下：

t為該段線路自上次檢修后至今所遭受臺風十級風圈影響的累積時間,單位小時，μ(t)是線路遭受臺風后線路故障率，用線性分段函數(shù)表示：

根據(jù)多年運行經(jīng)驗，K₄、K₅、K₆以及K₇值分別為0.002、0.01、0.02、-0.09，t₁為5。

進一步地，所述步驟6中基準傳輸負荷P_B的值為2500MW。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明通過桿塔上安裝的微氣象監(jiān)測裝置以及氣象臺獲取更為精確及豐富的數(shù)據(jù)，求出預測風速，得出線路的基礎(chǔ)風險值，并在此基礎(chǔ)上，考慮臺風的累計影響和交流線路重要程度，得到更加貼近實際的風險評估結(jié)果，為電網(wǎng)人員合理安排工作提供一種可行判據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明計及線路狀態(tài)的交流輸電線路臺風風險的評估方法的流程圖；

圖2為確定輸電線路A點風速v的流程圖；

圖3為采用線性擬合的方式來求輸電線路A點風速的流程圖；

圖4為輸電線路基礎(chǔ)風險值與線路垂直風速的函數(shù)模型圖；

圖5為根據(jù)輸電線路所處地形對測量區(qū)域進行劃分的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。

如圖1所示，一種計及線路狀態(tài)的交流輸電線路臺風風險的評估方法，其包括以下步驟：

步驟1、獲得輸電線路A點的風速v以及A點的風向數(shù)據(jù)。

請參考圖2，步驟1具體包括以下步驟：

步驟11、判斷A點是否設(shè)有微氣象在線監(jiān)測裝置，如果有則執(zhí)行步驟12，否則直接跳轉(zhuǎn)到步驟15；

步驟12、通過氣象臺服務器獲取臺風的實時信息和預測數(shù)據(jù)，包括臺風中心所處經(jīng)緯度、臺風中心風力、臺風各級風圈半徑、臺風預測移動路徑以及輸電線路A點的風速v_f；

步驟13、通過控制中心獲取輸電線路A點桿塔上的微氣象在線監(jiān)測裝置測量的臺風風速v_a以及風向數(shù)據(jù)；

步驟14、根據(jù)從在線監(jiān)測裝置獲取的A點臺風風速v_a和從氣象臺獲取的A點風速v_f進行權(quán)重對比，確定A點的風速v：

若

則剔除A點測量風速，并直接跳到步驟15，其中K₁取值為30％；

若

則風速v＝v_a，其中K₂取值為20％；

若

則風速

c為同一地點所有在線監(jiān)測裝置的數(shù)量；在本實施例中，以2km范圍內(nèi)作為同一地點；

步驟15、若A點附近的區(qū)域有足夠監(jiān)測點，則采用線性擬合的方式來求線路A點的風速，否則直接執(zhí)行步驟16；

步驟16、A點附近的區(qū)域沒有足夠監(jiān)測點，則通過以下方式確定A點的風速v，具體如下：

步驟161、依次根據(jù)步驟12、13和14獲得已知輸電線路上一桿塔所處位置的風速為v₁，所處位置高度為h₁，距離臺風中心d₁；而A點所處位置高度為h、與臺風中心的距離為d；

步驟162、將v₁和h₁代入公式(12)中計算出與臺風中心的距離d₁且離地10m高處的理論風速v₁’；

其中v’為與臺風中心的距離d且離地10m位置高處的理論風速，h₀＝10m，n為地表摩擦系數(shù)，取值范圍為0.1～0.4；

步驟163、將d、d₁和v₁’代入到公式(13)中，得到與臺風中心的距離為d且離地面10m高處的理論風速v’，

其中v_z為臺風中心處風速；

步驟164、最后v’和h代入到公式(12)即可得到A點的風速v。

請參考圖3，在本實施中，步驟15，采用線性擬合的方式來求線路A點的風速具體包括以下步驟：

步驟151、依次根據(jù)步驟12、13和14得出A點附近區(qū)域的監(jiān)測點風速v_i，結(jié)合臺風中心經(jīng)緯度和輸電線路桿塔地理位置信息求出監(jiān)測點到臺風中心距離d_i，并將(d_i,v_i)繪制于二維坐標系xy上；(i＝1,2,3,…,n)

步驟152、并利用公式(14)得出該區(qū)域監(jiān)測點風速y與監(jiān)測點到臺風中心距離x的出線性回歸方程(15)

y＝bx+a (15)

步驟153、然后將A點到到臺風中心的距離x代入式(15)求出y，y值就是A點風速大小。

步驟2、計算輸電線路A點的垂直風速：

v_p＝v·sinθ (1)

v_p為線路的垂直風速，v為線路A點的風速，θ為線路與風向之間的夾角。

步驟3、通過控制中心獲取輸電線路桿塔上的微氣象在線監(jiān)測裝置測量的雨量信息，考慮輸電線路的樹障和臺風雨量對線路風偏閃絡故障的綜合影響，對線路的最大可承受風速進行修正：

v_d為線路的最大可承受風速，v_d’為修正后的線路的最大可承受風速；

a_t為樹障影響系數(shù)，a_r為雨量系數(shù)，a_r值與降雨量關(guān)系如表1

表1雨量系數(shù)與降雨量關(guān)系對應表

在本實施例中，步驟3中的a_t具體確定方式如下，采用分段函數(shù)表示為：

d為樹障的凈空距離，d₁為該等級輸電線路的最小放電距離，d₂為不會發(fā)生樹障與可能發(fā)生樹障的臨界點，k為樹障的風險趨勢指數(shù)，根據(jù)多年運行經(jīng)驗，推薦取值1.2。

步驟4、通過線路垂直風速與修正后線路的最大可承受風速比較，得到線路A點的基礎(chǔ)風險值。以并以復合函數(shù)f(v_d’,v_p)表示線路A點的基礎(chǔ)風險值R：

K₃的值為10。

請參考圖4，圖4為公式(3)的函數(shù)圖，當時，線路基礎(chǔ)風險值很接近于0并且增加緩慢；當線路基礎(chǔ)風險值開始迅速增加；當時，線路基礎(chǔ)風險值趨近于1。

步驟5、考慮線路上一次檢修后遭受臺風的影響累積，根據(jù)線路遭受臺風十級影響的累積時間求出線路目前的不可靠度，用于對線路A點的基礎(chǔ)風險值進行修正，獲得修正后的線路風險值：

R’＝1-a_c×(1-R) (4)

其中R’為修正后的線路風險值，a_c為線路遭受臺風十級風圈影響累積的不可靠度；

在本實施例中，步驟5中線路遭受臺風十級風圈影響累積的不可靠度a_c確定方式如下：

t為該段線路自上次檢修后至今所遭受臺風十級風圈影響的累積時間,單位小時，μ(t)是線路遭受臺風后線路故障率，用線性分段函數(shù)表示：

根據(jù)多年運行經(jīng)驗，K₄、K₅、K₆、K₇推薦取值分別為0.002、0.01、0.02、-0.09，t₁推薦取值為5。

步驟6、考慮交流輸電線路的重要性以及負荷可轉(zhuǎn)移性，得到線路A點的最終風險值：

其中α為線路的重要性因子，β為線路可轉(zhuǎn)移負荷占比；

線路的重要性因子為：α＝P_LD/P_B (6)

線路可轉(zhuǎn)移負荷占比為：β＝P_S/P_LD (7)

其中P_LD為線路正常運行時的傳輸負荷，P_S為該線路可轉(zhuǎn)移到其他線路的部分負荷，P_B為基準傳輸負荷。α以線路正常運行時的傳輸負荷大小來決定，為了使風險值保持在0到1之間，基準傳輸負荷取一較大基準值：P_B＝2500MW。

綜合上述步驟：線路在A點所在區(qū)域的風險值為：

在應用對整條輸電線路進行風險評估時，需要對輸電線進行區(qū)域劃分，并對監(jiān)測點進行選取。請參考圖5，在對交流輸電線路經(jīng)過的地區(qū)進行區(qū)域劃分時，按不同地形進行劃分，分為平原、丘陵、盆地、山地，再根據(jù)風吹來的方向山地又分為迎風坡和背風坡。參考圖5，最后在迎風坡的山地區(qū)域選取點1、點2和點3，在背風坡的山地區(qū)域選取點4，在平原區(qū)域選取點5、點6和點7。

最后根據(jù)輸電線路各個點的計算值，取輸電線路所經(jīng)過區(qū)域中的最大風險值作為整條線路的風險值。也即是

RL為整條輸電線路的風險值，為輸電線路在不同區(qū)域內(nèi)的線路的最終風險值。(i＝1,2,3,…,n)

上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。