綜合氣象及人工防火措施的輸電線路山火跳閘風(fēng)險(xiǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路山火跳閘風(fēng)險(xiǎn)控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 受工農(nóng)業(yè)用火習(xí)俗影響，近年來(lái)，輸電線路走廊山火災(zāi)害頻發(fā)。山火災(zāi)害易導(dǎo)致輸 電線路發(fā)生閃絡(luò)跳閘，山火災(zāi)害大面積爆發(fā)甚至?xí)?dǎo)致多條線路同時(shí)跳閘，嚴(yán)重威脅大電 網(wǎng)安全運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年2月中旬，湖南電網(wǎng)發(fā)生500kV線路跳閘3次，均為山火造成， 220kV線路跳閘14次，其中山火引發(fā)的跳閘次數(shù)占總數(shù)的64. 3 %; 2012年，國(guó)網(wǎng)公司11OkV 及以上線路因山火跳閘次數(shù)高達(dá)43次，其中4月1日至4日，山火引發(fā)10余起500kV線路 故障停運(yùn)?？梢?jiàn)，山火已成為嚴(yán)重威脅大電網(wǎng)安全運(yùn)行和社會(huì)正常供電的熱點(diǎn)問(wèn)題。在這 種背景下，預(yù)測(cè)和監(jiān)控山火導(dǎo)致的輸電線路跳閘情況，采取針對(duì)性的預(yù)防和解決措施，對(duì)于 電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
[0003] 目前大多數(shù)研究?jī)H針對(duì)山火發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，如 CN104850919A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)提出了一種輸電線路山火數(shù)值預(yù)測(cè)方法，CN104376510A號(hào) 中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)提出了一種輸電線路因山火跳閘的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)評(píng)估方法，以上方法并未涉 及山火發(fā)生后線路跳閘概率的量化估計(jì)，難以滿(mǎn)足電網(wǎng)故障預(yù)警和在線安全分析的需要。 目前，對(duì)于山火引發(fā)輸電線路跳閘的機(jī)理尚處于研究階段，并且已有的輸電線路山火跳閘 模型多為理論研究模型，如CN103472326A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)提出了一種評(píng)估山火引發(fā)輸電 線路故障概率的方法，該方法機(jī)理復(fù)雜且涉及的物理量過(guò)多，很多參數(shù)難以準(zhǔn)確確定，并且 未對(duì)輸電線路走廊是否發(fā)生山火以及山火發(fā)生后人工防火情況等因素進(jìn)行評(píng)估，無(wú)法直接 指導(dǎo)輸電線路實(shí)際山火防治。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一 種操作簡(jiǎn)單、實(shí)用、數(shù)據(jù)獲取容易、速度快、預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠的綜合氣象及人工防火 措施的輸電線路山火跳閘風(fēng)險(xiǎn)控制方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種綜合氣象及人工防火措施的 輸電線路山火跳閘風(fēng)險(xiǎn)控制方法，包括以下步驟：
[0006] 1)通過(guò)輸電線路山火監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)獲取輸電線路走廊附近的歷史山火災(zāi)害監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)；所述歷史山火災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括輸電線路歷史山火跳閘數(shù)據(jù)、跳閘前后降雨數(shù)據(jù)、輸 電線路走廊附近歷史植被覆蓋數(shù)據(jù)、山火發(fā)生地點(diǎn)距輸電線路桿塔距離數(shù)據(jù)、山火發(fā)生后 滅火耗時(shí)數(shù)據(jù)、山火蔓延速度數(shù)據(jù)、山火火場(chǎng)面積大小數(shù)據(jù)以及山火發(fā)生時(shí)輸電線路電壓 數(shù)據(jù)；
[0007] 2)根據(jù)上述步驟1)中獲得的輸電線路歷史山火跳閘數(shù)據(jù)和跳閘前后降雨數(shù)據(jù)建 立以下考慮降水因素的輸電線路山火跳閘概率模型PR:
[0008] 3)根據(jù)上述步驟1)中獲得的輸電線路歷史山火跳閘數(shù)據(jù)和輸電線路走廊附近歷 史植被覆蓋數(shù)據(jù)建立以下考慮植被條件的輸電線路山火跳閘概率模型：
[0009]PT=Pa ·Pb (2)；
[0010] 式⑵中，Ρτ為考慮植被條件的輸電線路山火跳閘概率；Pa為考慮輸電線路與火 點(diǎn)之間不同地表類(lèi)型時(shí)的輸電線路山火跳閘概率；Pb為考慮不同植被類(lèi)型時(shí)的輸電線路山 火跳閘概率；
[0011] 通過(guò)勘察輸電線路與火點(diǎn)之間的地表類(lèi)型確定上述匕，具體根據(jù)下式（3)所列方 式進(jìn)行確定：
[0013] 式⑶中，a= 1對(duì)應(yīng)于輸電線路與火點(diǎn)之間的地表類(lèi)型為不可燃燒介質(zhì)（例如 沙漠、水源等）時(shí)的情形；不會(huì)引發(fā)跳閘；a= 2對(duì)應(yīng)于輸電線路與火點(diǎn)之間地表類(lèi)型為可 燃植被時(shí)的情形；當(dāng)根據(jù)勘察結(jié)果確定a= 2時(shí)，則進(jìn)一步根據(jù)下式（4)所列方式確定Pb:
[0015] 式（4)中，b= 1對(duì)應(yīng)于上述可燃植被為草原時(shí)的情形，不會(huì)引發(fā)跳閘；b= 2對(duì)應(yīng) 于上述可燃植被為林木時(shí)的情形，會(huì)引起該線路跳閘；
[0016] 4)根據(jù)上述步驟1)中獲得的山火發(fā)生地點(diǎn)距輸電線路桿塔距離數(shù)據(jù)、山火發(fā)生 后滅火耗時(shí)數(shù)據(jù)、山火蔓延速度數(shù)據(jù)和山火火場(chǎng)面積大小數(shù)據(jù)建立考慮山火距離和防火措 施因素的輸電線路山火跳閘概率模型PF:
[0017] 5)在我國(guó)發(fā)生的山火跳閘事故調(diào)查中，110kV及以下線路一般發(fā)生相對(duì)地間隙擊 穿放電，而220kV及以上線路可能發(fā)生相對(duì)地?fù)舸┗蛳嚅g擊穿放電；根據(jù)上述步驟1)中 獲得的山火發(fā)生時(shí)輸電線路電壓數(shù)據(jù)建立以下考慮擊穿類(lèi)型的輸電線路山火跳閘概率模 型：
[0019] 式（7)中，PA山火蔓延至輸電線路時(shí)的跳閘概率；Pi為輸電線路對(duì)地?fù)舸┓烹?發(fā)生概率；pgS輸電線路相間擊穿放電發(fā)生概率；u為輸電線路運(yùn)行相電壓，單位kv;
[0020] 式（7)中，山火引發(fā)的輸電線路對(duì)地?fù)舸┓烹姾拖嚅g擊穿放電受山火溫度、氣溫、 空氣濕度、煙塵濃度等因素的影響，適合以概率形式表示，因此上述式（7)中的PnPg可采用 正態(tài)分布表不山火引發(fā)的輸電線路對(duì)地?fù)舸┓烹姾拖嚅g擊穿放電發(fā)生概率。
[0021] 式（7)中，所述輸電線路對(duì)地?fù)舸┓烹姲l(fā)生概率以下式⑶確定：
[0023]式⑶中，U為輸電線路運(yùn)行相電壓；μi為輸電線路對(duì)地?fù)舸┓烹婋妷浩骄担?σi為輸電線路對(duì)地?fù)舸┓烹婋妷簶?biāo)準(zhǔn)差；
[0024]式⑶中，μ丨按以下表達(dá)式（9)進(jìn)行確定：
[0026] 式（8)中，σ丄按以下表達(dá)式（10)進(jìn)行確定：
[0027] σ1= 〇.05U (10)；
[0028] 式（7)中，所述輸電線路相間擊穿放電發(fā)生概率以下式（11)確定：
[0030] 式（11)中，U為輸電線路運(yùn)行相電壓；yg為輸電線路相間擊穿放電電壓平均值； σg為輸電線路相間擊穿放電電壓標(biāo)準(zhǔn)差；
[0031] 式（11)中，μg按以下表達(dá)式（12)進(jìn)行確定：
[0033] 式（11)中，。g按以下表達(dá)式（13)進(jìn)行確定：
[0034] σg=〇.〇6U(13)；
[0035] 6)根據(jù)上述步驟2)~5)分別確定獲得的PR、Ρτ、匕和P屑以下模型最終得到輸 電線路山火跳閘綜合概率模型P:
[0036] P=PR ·Ρτ ·PF ·Pv (14)；
[0037] 7)通過(guò)輸電線路山火監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)獲取輸電線路走廊附近的山火熱點(diǎn)實(shí)況監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)；通過(guò)氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)獲取輸電線路走廊附近未來(lái)三小時(shí)內(nèi)降水?dāng)?shù)據(jù)；通過(guò)實(shí)地勘測(cè)或 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)獲取輸電線路走廊附近植被覆蓋數(shù)據(jù)及地形位置數(shù)據(jù)；再以上述輸電線路山 火跳閘綜合概率模型為基礎(chǔ)并結(jié)合前述獲取的山火熱點(diǎn)實(shí)況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)三小時(shí)內(nèi)降水 數(shù)據(jù)、輸電線路走廊附近植被覆蓋數(shù)據(jù)及地形位置數(shù)據(jù)獲取得到輸電線路山火跳閘綜合概 率；
[0038] 8)根據(jù)步驟7)獲取得到的輸電線路山火跳閘綜合概率采取相應(yīng)的控制措施，以 應(yīng)對(duì)輸電線路山火跳閘事故。
[0039] 上述的輸電線路山火跳閘風(fēng)險(xiǎn)控制方法中，優(yōu)選的，所述考慮降水因素的輸電線 路山火跳閘概率模型PR具體為：
[0041] 式⑴中，匕為考慮降水因素的輸電線路山火跳閘概率；R為監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)未來(lái)3小 時(shí)內(nèi)降水量大小。我們通過(guò)多年的輸電線路山火災(zāi)害數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)氣象條件中的降 雨量與輸電線路山火災(zāi)害跳閘事故密切相關(guān)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)降水與山火發(fā)生指數(shù)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，山 火發(fā)生指數(shù)與降水呈冪指數(shù)下降關(guān)系（參見(jiàn)圖1)，并且根據(jù)歷史輸電線路山火災(zāi)害監(jiān)測(cè)結(jié) 果統(tǒng)計(jì)分析可知，在山火高發(fā)期，當(dāng)某區(qū)域3小時(shí)內(nèi)降水量超過(guò)2_時(shí)，基本無(wú)山火發(fā)生；而 長(zhǎng)期無(wú)降水時(shí)，火點(diǎn)數(shù)量明顯增多，因此，為準(zhǔn)確評(píng)估山火災(zāi)害條件下輸電線路跳閘風(fēng)