CN104036427A - 一种基于气象参数的冰冻灾害中电网供电可靠性评估方法 - Google Patents

一种基于气象参数的冰冻灾害中电网供电可靠性评估方法 Download PDF

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张东飞
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吴刚
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Abstract

本发明属于电力系统可靠性与风险评估领域，涉及一种电网供电可靠性评估方法。该方法针对现有冰冻灾害中电网的供电可靠性评估方法尚未考虑到天气恶化情况的连续性这一问题，提出一个基于气象参数的电网可靠性评估思路。首先，用易测量的常规气象参数描述冰冻灾害中电网所承受的气象载荷；然后，根据系统元件的质量分布情况，并将其与系统设计标准相结合，推理出气象载荷与系统线路停运概率之间的关系，建立了冰冻灾害中考虑了不同设计标准的故障概率模型；最终得出电网各负荷点的供电可靠性计算方法。本方法以常规气象参数为出发点，避免了较大投资，所测气象参数为系统承受的气象环境实际参数，保证了计算结果的真实性，该方法具有很强的实用性。

Description

一种基于气象参数的冰冻灾害中电网供电可靠性评估方法
技术领域
本发明属于电力系统可靠性与风险评估领域，涉及一种电网供电可靠性评估方法。
背景技术
近年来，随着全球气候暖化进程的加速，以冰冻天气为代表的恶劣气象条件频繁出现。电力网络尤其是架空线路大部分分布在室外环境中，长期暴露在恶劣天气的干扰之下，由冰冻天气导致的电力系统“故障集聚”现象已经给电网的正常运行构成了很大的威胁，尤其在电压等级较低的电网中更为明显，严重影响了人们工作、生活秩序的正常运转。但是目前关于在恶劣天气下电网运行可靠性研究中，很多学者在涉及恶劣天气条件下元件故障率时，都对恶劣天气进行简单分类，经过对历史数据统计分析得出结果，以此来代替恶劣天气下的系统元件故障率，从而对电网的运行可靠性进行评估，显然在不同程度的恶劣天气中使用同样的故障概率不具有代表性，所得的结果时效性不强、精确度不高。
发明内容
为克服已有技术的不足，解决现有冰冻天气中电网供电可靠性评估方法的不足之处。本发明借助于高速网络通信系统，对冰冻灾害中线路所处的气象环境进行实时监测，并根据相应的数学模型，计算系统元件所承受的气象载荷大小；最终结合由统计数据得出的规律把元件所承受的气象载荷转化成元件的故障停运概率，进而根据系统的拓扑结构计算负荷节点的供电可靠性。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：
1）在易受冰冻天气因素影响的室外设备（如架空线路）上安装收集基本气象参数的传感器；
2）根据实验、理论分析、实际数据等方法建立气象载荷模型；
3）对步骤（2）中的气象载荷模型的基本参数进行设置；
4）令气象载荷与额定载荷的比值为载荷系数，对大量统计数据进行拟合分析，得出载荷系数与系统元件故障率之间的关系；
5）根据电网规划建设标准设置各元件的额定载荷值；
6）结合步骤（1）-（5）的参数设置情况、参数收集情况以及相关数学模型，计算出元件故障停运的概率；
7）结合系统的拓扑结构，计算各负荷节点的供电可靠性。
上述步骤1) 中所收集的参数包括温度、风速、降雨（雪）速率等常规气象参数，成本较低。
上述步骤1) 中所收集的气象参数为系统元件所处的实际气象参数。
上述步骤2) 中建立的气象载荷模型包括体现元件覆冰速度的覆冰速率模型和表示风速对元件产生的风力大小的风力模型。
上述步骤2) 中建立的气象载荷模型考虑了风速、风向、地形、湿度、降雨（雪）速率、覆冰类型、覆冰密度、碰撞系数、收集系数、冰冻系数等影响因素。
上述步骤3) 中设置的基本参数包括地形、元件尺度、元件材质、气候条件以及不同气象条件所对应的覆冰类型、覆冰密度、碰撞系数、收集系数、冰冻系数。
上述步骤4) 所述载荷系数与系统元件故障率之间的关系近似为指数关系。
上述步骤5) 所述额定载荷值包括额定覆冰载荷值和额定风力载荷值，并且这两种载荷引起的故障属于相互独立的事件。
本发明的技术效果在于：本发明在整个广域电网内的每条线路上安装气象参数收集装置，利用常规气象参数的易收集性，大大减少了整套系统的资金投入需求；目前对导线覆冰过程的研究已较为成熟，各项参数对覆冰的影响情况也都有确切的结论，所以在所测气象参数属实的基础上利用精确的数学模型，可以计算出线路所承受的气象载荷值；再根据载荷系数与故障概率的对应关系最终得到线路的运行可靠性。本发明方法利用电网线路所承受的实际气象参数，经过精确的数学模型计算得出电网供电可靠性，这一方法具有一定的可靠性和准确性。
下面结合附图对本发明做出进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的冰冻灾害下电网供电可靠性评估流程。
具体实施方式
参见图1，图1为实施本发明的冰冻灾害下电网供电可靠性评估流程，流程中详细介绍了该方法的实施思路以及具体的实施方式。
本发明方法利用电网线路所承受的实际气象参数以及精确的数学模型，能准确地对电网负荷节点供电可靠性进行评估，具有很强的时效性和精确性。

Claims (8)

1.一种基于气象参数的冰冻灾害中电网供电可靠性评估方法，步骤如下：
1）在易受冰冻天气因素影响的室外设备（如架空线路）上安装收集基本气象参数的传感器；
2）根据实验、理论分析、实际数据等方法建立气象载荷模型；
3）对步骤（2）中的气象载荷模型的基本参数进行设置；
4）定义气象载荷与额定载荷的比值为载荷系数，对大量统计数据进行拟合分析，得出载荷系数与系统元件故障率之间的关系；
5）根据电网规划建设标准设置各元件的额定载荷值；
6）结合步骤（1）-（5）的参数设置情况、参数收集情况以及相关数学模型，计算出元件故障停运的概率；
7）结合系统的拓扑结构，计算各负荷节点的供电可靠性。
2.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（1）中所收集的参数包括温度、风速、降雨（雪）速率等常规气象参数，成本较低。
3.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（1）中所收集的气象参数为系统元件所处的实际气象参数。
4.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（2）中建立的气象载荷模型包括体现元件覆冰速度的覆冰速率模型和表示风速对元件产生的风力大小的风力模型。
5.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（2）中建立的气象载荷模型考虑了风速、风向、地形、湿度、降雨（雪）速率、覆冰类型、覆冰密度、碰撞系数、收集系数、冰冻系数等影响因素。
6.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（3）中设置的基本参数包括地形、元件尺度、元件材质、气候条件以及不同气象条件所对应的覆冰类型、覆冰密度、碰撞系数、收集系数、冰冻系数。
7.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（4）所述载荷系数与系统元件故障率之间的关系近似为指数关系。
8.根据权利要求书1所述的电网供电可靠性评估方法，其特征在于：步骤（5）所述额定载荷值包括额定覆冰载荷值和额定风力载荷值，并且这两种载荷引起的故障属于相互独立的事件。
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PB01 Publication
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