顯著變化，使空氣絕緣性大大降低，必然也影響氣隙的擊穿電壓；
[0045] 在森林火災條件下空氣間隙的工頻擊穿電壓U1為
[0046] U:= KtKpU°
[0047] 空氣間隙的工頻擊穿電壓為U°，大氣校正因數(shù)Kt，Kt= KdKh，其中Kd為空氣密度校 正因數(shù)，Kh為空氣濕度校正因數(shù)；
[0048] 此時，空氣間隙的工頻擊穿電壓U具有分散性，即存在擊穿概率分布特性，研宄表 明，空氣間隙的工頻擊穿的概率分布接近于正態(tài)分布，通?？捎?0 %擊穿電壓U5(l和變異系 數(shù)z來表示，在森林火災條件下，同樣認為空氣破壞性放電概率以正態(tài)分布表示，其概率密 度函數(shù)為
[0049]
【主權項】
1. 極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率預測方法，其特征在于它按以下 步驟實現(xiàn)： 一、 計算絕緣擊穿引起的導線短路故障概率P (electicbreakdown I f ire); 二、 計算由極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下導致的導線高溫引起的故障概率P (Hi ghTemp I fire) XP (fault I HighTemp)； 三、 計算極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率 Pc= P (electricbreakdown | fire) +P (HighTemp | fire) XP (fault | HighTemp) 式中P。表示電網(wǎng)停運概率； P(electicbreakdown|fire)表示絕緣擊穿引起的導線短路故障概率； P(HighTempIfire)表示森林火災條件下導致的導線高溫引起的故障概率； P (fault I HighTemp)表示極端高溫條件下導致的導線高溫引起的故障概率。
2. 根據(jù)權利要求1所述的極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率預測方 法，其特征在于所述步驟一中計算絕緣擊穿引起的短路故障概率具體為： 在森林火災條件下空氣間隙的工頻擊穿電壓U1為 U1=KtKpU0 Kp為煙濃度校正因數(shù)，空氣間隙的工頻擊穿電壓為U °，大氣校正因數(shù)Kt，Kt=KdKb,其中 心為空氣密度校正因數(shù)，Kh為空氣濕度校正因數(shù)； 森林火災時發(fā)生緣擊穿引起的短路故障概率表示為
其中，U5c!表不50%擊穿電壓U 5(|。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率預測 方法，其特征在于所述步驟二中P(HighTempIfire)是運用現(xiàn)成的實時森林火災預報結(jié)果， 森林火災經(jīng)過輸電線時P (HighTemp I fire)取1，否則取0。
4. 根據(jù)權利要求3所述的極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率預測方 法，其特征在于所述步驟二中P (fault I HighTemp)具體計算步驟為： 一、計算表征導線與輻射表面的位置關系的角系數(shù)C: 發(fā)生森林火災時，將著火的樹木等效為相同形狀的輻射表面，實際估算中，認為輻射表 面是一個平面，設樹木高度為A，導線與樹木水平距離為V，取單位長度的輻射表面與導線； β為輻射表面某一位置與導線連線與豎直方向的夾角，在角度為β處有一個角度增 量(1β，對應輻射表面面積增量為ds，由幾何關系可得：
總輻射熱量為H，對應輻射面面積增量ds輻射熱量為dh，則：
輻射熱量dh傳遞到導線處熱量為dq，則由輻射基本原理知，β在[0, π]內(nèi)變化時，輻 射強度P隨著β正弦分布，即：
導線在ds為中心、V/sin|3為半徑圓內(nèi)所占圓心角，故： dq = dhX P X Θ 整個輻射面?zhèn)鬟f到導線處熱量為dq的積分：
其中r為導線半徑，為樹木底部與導線連線與豎直方向的夾角，β 2為樹木頂部與 導線連線與豎直方向的夾角； 二、 根據(jù)著火的樹木等效為相同形狀的輻射表面計算單位時間傳到導線處功率qf: 該等效輻射面溫度與火源溫度相同，由傳熱學知識可知，單位時間傳到導線處并被導 線吸收能量可以表示為：
(7-2) 其中qf--森林火災輻射引起的導線吸熱功率 A--樹木尚度 0--史蒂芬玻爾茲曼常數(shù) T一一森林火災溫度 ε--導線吸收率 〇--著火樹木發(fā)射率 「一一著火樹木對導線的角系數(shù) 其中角系數(shù)^是表征導線與輻射表面的位置關系的系數(shù)，表示所有輻射熱量中到達導 線處的能量所占百分比； 三、 根據(jù)微分方程計算導線溫度Tc: 根據(jù)導線熱平衡方程，溫度用微分方程描述，極端高溫與森林火災時的導線溫度熱平 衡方程描述為：
式中：?表示導線流過電流而發(fā)出的熱功率；q 3表示導線在日照作用下吸收的熱量；q。 表示導線對流作用而散失的熱功率；表示導線熱輻射散失的熱功率；qf表示森林火災熱 福射引起的導線吸熱功率；C p表示導線的比熱容；m表示導線單位質(zhì)量；t表示時間；T。表示 導線溫度； 當無森林火災情況下，為零； 四、 計算極端高溫天氣下，單位時間內(nèi)單位檔距的輸電線路的故障率λ s: (1) 導線溫度較低即低于正常溫度上限?Υ:導線發(fā)生斷線概率極低，近似認為是λ s = 〇 ； (2) 導線溫度高于輸電線路設計極限TH:導線一定斷線，即故障率為λ s= 1，單位為： 次八檔距?時窗）；時窗選為1小時。 (3) 當溫度介于上述2個溫度節(jié)點之間時，溫度是導線故障率主要影響因素，按照直線 擬合導線故障率，BP
根據(jù)以上條件，計算出極端高溫天氣下，單位時間內(nèi)單位檔距的輸電導線的故障率，記 為K·' 五、 計算出單位檔距輸電導線在所選取的時間段ΔΤ內(nèi)發(fā)生故障的概率pjP P(fault I HighTemp)：
故障率λ s= 〇時，故障概率p s= 〇 ;故障率λ s= 1時，故障概率p s= 1，故障概率隨 ΔΤ增加而增加。當溫度升高到Th附近時，故障率λ s接近1，此時，故障概率p 1。
【專利摘要】極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率預測方法，本發(fā)明涉及電網(wǎng)停運概率預測方法。本發(fā)明是解決現(xiàn)有方法因不能計算極端天氣條件下導線溫度等參數(shù)而導致不能算出線路故障概率的問題，而提供極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率計算方法。一、計算絕緣擊穿引起的導線短路故障概率P(electicbreakdown|fire)；二、計算由極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下導致的導線高溫引起的故障概率P(HighTemp|fire)×P(fault|HighTemp)；三、計算極端高溫與森林火災聯(lián)合作用條件下電網(wǎng)停運概率。本發(fā)明應用于電力系統(tǒng)領域。
【IPC分類】G06Q50-06, G06Q10-04
【公開號】CN104751251
【申請?zhí)枴緾N201510184475
【發(fā)明人】郭鈺鋒, 石建國, 于繼來
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學, 國電南瑞科技股份有限公司, 南京南瑞集團公司, 江蘇省電力公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月17日