CN105243459B - 综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法 - Google Patents

Abstract

一种综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法，包括以下步骤：先通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的历史山火灾害监测数据，根据获得的数据建立考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型P_R、考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率模型P_T、考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型P_F和考虑击穿类型的输电线路山火跳闸概率模型P_V，最终得到输电线路山火跳闸综合概率模型P＝P_R·P_T·P_F·P_V，并根据实时监测获取得到的输电线路山火跳闸综合概率采取相应的控制措施，以应对输电线路山火跳闸事故。本发明具有操作简单、实用、数据获取容易、速度快、预测结果更加准确可靠等优点。

Description

综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种输电线路山火跳闸风险控制方法。

背景技术

受工农业用火习俗影响，近年来，输电线路走廊山火灾害频发。山火灾害易导致输电线路发生闪络跳闸，山火灾害大面积爆发甚至会导致多条线路同时跳闸，严重威胁大电网安全运行。据统计，2009年2月中旬，湖南电网发生500kV线路跳闸3次，均为山火造成，220kV线路跳闸14次，其中山火引发的跳闸次数占总数的64.3％；2012年，国网公司110kV及以上线路因山火跳闸次数高达43次，其中4月1日至4日，山火引发10余起500kV线路故障停运。可见，山火已成为严重威胁大电网安全运行和社会正常供电的热点问题。在这种背景下，预测和监控山火导致的输电线路跳闸情况，采取针对性的预防和解决措施，对于电网安全稳定运行具有重要意义。

目前大多数研究仅针对山火发生的情况进行预测和风险等级划分，如CN104850919A号中国专利文献提出了一种输电线路山火数值预测方法，CN104376510A号中国专利文献提出了一种输电线路因山火跳闸的风险等级预测评估方法，以上方法并未涉及山火发生后线路跳闸概率的量化估计，难以满足电网故障预警和在线安全分析的需要。目前，对于山火引发输电线路跳闸的机理尚处于研究阶段，并且已有的输电线路山火跳闸模型多为理论研究模型，如CN103472326A号中国专利文献提出了一种评估山火引发输电线路故障概率的方法，该方法机理复杂且涉及的物理量过多，很多参数难以准确确定，并且未对输电线路走廊是否发生山火以及山火发生后人工防火情况等因素进行评估，无法直接指导输电线路实际山火防治。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种操作简单、实用、数据获取容易、速度快、预测结果更加准确可靠的综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法，包括以下步骤：

1)通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的历史山火灾害监测数据；所述历史山火灾害监测数据包括输电线路历史山火跳闸数据、跳闸前后降雨数据、输电线路走廊附近历史植被覆盖数据、山火发生地点距输电线路杆塔距离数据、山火发生后灭火耗时数据、山火蔓延速度数据、山火火场面积大小数据以及山火发生时输电线路电压数据；

2)根据上述步骤1)中获得的输电线路历史山火跳闸数据和跳闸前后降雨数据建立以下考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型P_R：

3)根据上述步骤1)中获得的输电线路历史山火跳闸数据和输电线路走廊附近历史植被覆盖数据建立以下考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率模型：

P_T＝P_a·P_b (2)；

式(2)中，P_T为考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率；P_a为考虑输电线路与火点之间不同地表类型时的输电线路山火跳闸概率；P_b为考虑不同植被类型时的输电线路山火跳闸概率；

通过勘察输电线路与火点之间的地表类型确定上述P_a，具体根据下式(3)所列方式进行确定：

$P_a=\{\begin{array}{cc}0,& a=1\\ 1,& a=2\end{array}---\left(3\right);$

式(3)中，a＝1对应于输电线路与火点之间的地表类型为不可燃烧介质(例如沙漠、水源等)时的情形；不会引发跳闸；a＝2对应于输电线路与火点之间地表类型为可燃植被时的情形；当根据勘察结果确定a＝2时，则进一步根据下式(4)所列方式确定P_b：

$P_b=\left\{\begin{array}{cc}0,& b=1\\ 1,& b=2\end{array}\right.---\left(4\right);$

式(4)中，b＝1对应于上述可燃植被为草原时的情形，不会引发跳闸；b＝2对应于上述可燃植被为林木时的情形，会引起该线路跳闸；

4)根据上述步骤1)中获得的山火发生地点距输电线路杆塔距离数据、山火发生后灭火耗时数据、山火蔓延速度数据和山火火场面积大小数据建立考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型P_F：

5)在我国发生的山火跳闸事故调查中，110kV及以下线路一般发生相对地间隙击穿放电，而220kV及以上线路可能发生相对地击穿或相间击穿放电；根据上述步骤1)中获得的山火发生时输电线路电压数据建立以下考虑击穿类型的输电线路山火跳闸概率模型：

$P_V=\left\{\begin{array}{cc}{P}_l,& U<220\\ 1-(1-P_l)*(1-P_g),& U\&GreaterEqual;220\end{array}\right.---\left(7\right);$

式(7)中，P_V为山火蔓延至输电线路时的跳闸概率；P_l为输电线路对地击穿放电发生概率；P_g为输电线路相间击穿放电发生概率；U为输电线路运行相电压，单位kV；

式(7)中，山火引发的输电线路对地击穿放电和相间击穿放电受山火温度、气温、空气湿度、烟尘浓度等因素的影响，适合以概率形式表示，因此上述式(7)中的P_l、P_g可采用正态分布表示山火引发的输电线路对地击穿放电和相间击穿放电发生概率。

式(7)中，所述输电线路对地击穿放电发生概率P_l按以下式(8)确定：

$P_l=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_l\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&infin;}}^U{e}^{\frac{{(x-{\mathrm{\&mu;}}_l)}^2}{2{{\mathrm{\&sigma;}}_l}^2}}dx---\left(8\right);$

式(8)中，U为输电线路运行相电压；μ_l为输电线路对地击穿放电电压平均值；σ_l为输电线路对地击穿放电电压标准差；

式(8)中，μ_l按以下表达式(9)进行确定：

${\mathrm{\&mu;}}_l=\frac{2\sqrt{2}}{3}U---\left(9\right);$

式(8)中，σ_l按以下表达式(10)进行确定：

σ_l＝0.05U (10)；

式(7)中，所述输电线路相间击穿放电发生概率P_g按以下式(11)确定：

$P_g=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_g\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&infin;}}^U{e}^{\frac{{(x-{\mathrm{\&mu;}}_g)}^2}{2{{\mathrm{\&sigma;}}_g}^2}}dx---\left(11\right);$

式(11)中，U为输电线路运行相电压；μ_g为输电线路相间击穿放电电压平均值；σ_g为输电线路相间击穿放电电压标准差；

式(11)中，μ_g按以下表达式(12)进行确定：

${\mathrm{\&mu;}}_g=\frac{2\sqrt{6}}{3}U---\left(12\right);$

式(11)中，σ_g按以下表达式(13)进行确定：

σ_g＝0.06U (13)；

6)根据上述步骤2)～5)分别确定获得的P_R、P_T、P_F和P_V按以下模型最终得到输电线路山火跳闸综合概率模型P:

P＝P_R·P_T·P_F·P_V (14)；

7)通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的山火热点实况监测数据；通过气象预报系统获取输电线路走廊附近未来三小时内降水数据；通过实地勘测或卫星遥感系统获取输电线路走廊附近植被覆盖数据及地形位置数据；再以上述输电线路山火跳闸综合概率模型为基础并结合前述获取的山火热点实况监测数据、未来三小时内降水数据、输电线路走廊附近植被覆盖数据及地形位置数据获取得到输电线路山火跳闸综合概率；

8)根据步骤7)获取得到的输电线路山火跳闸综合概率采取相应的控制措施，以应对输电线路山火跳闸事故。

上述的输电线路山火跳闸风险控制方法中，优选的，所述考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型P_R具体为：

$P_R=\left\{\begin{array}{cc}1,& R\&le;2mm\\ 0,& R>2mm\end{array}\right.---\left(1\right);$

式(1)中，P_R为考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率；R为监测时间点未来3小时内降水量大小。我们通过多年的输电线路山火灾害数据分析，我们发现气象条件中的降雨量与输电线路山火灾害跳闸事故密切相关，通过统计降水与山火发生指数关系发现，山火发生指数与降水呈幂指数下降关系(参见图1)，并且根据历史输电线路山火灾害监测结果统计分析可知，在山火高发期，当某区域3小时内降水量超过2mm时，基本无山火发生；而长期无降水时，火点数量明显增多，因此，为准确评估山火灾害条件下输电线路跳闸风险大小，我们提出了以上考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型，且对降水量阈值作了明显的优化和改进。

上述的输电线路山火跳闸风险控制方法中，优选的，所述考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型具体为：

式(5)中，当灭火队伍无法在山火蔓延至输电线路杆塔时熄灭山火或者火场面积大小大于4000m²时，认为山火灾害对输电线路构成威胁；P_F为考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率；v_f为山火蔓延速度；D_f为山火发生地点距输电线路杆塔的最近距离；T_p为山火发生后灭火耗时总和，一般包括灭火队伍赶往山火发生现场及灭火所需的时间总和，可根据灭火队伍所处位置以及灭火能力进行估算；S_f为山火火场面积大小，单位m²；

式(5)中，由于山火蔓延速度v_f会受到风速风向、可燃物类型、空气湿度等多要素的综合影响，因此我们提出v_f按以下表达式进行确定：

$v_f=\frac{q}{60}\&CenterDot;\exp (\frac{100-m}{100}\&CenterDot;w)\&CenterDot;sin\mathrm{\&alpha;}---\left(6\right);$

式(6)中，q为勘察获取的植被类型参数，当植被类型为不可燃烧介质(例如沙漠、水体等)时q＝0，当植被为燃烧速度快的可燃物(例如草地等)时q＝[10,20]，当植被为燃烧速度慢的可燃物(例如灌木、林地等)时q＝[2,5]，当植被为草地和灌木林地等混合可燃物时q＝[5,10]；m为空气相对湿度；w为风速大小，当风向朝向输电线路时w为正值，当风向逆向输电线路时w为负值；α为风向与输电线路的夹角。

近年来，由于我们开展了大量的输电线路山火灾害防山火装备的研发工作，开发并推广应用了高压细水雾灭火机、高效防复燃灭火液、大型远离灭火平台等系列成套防山火装备，有效提高了输电线路山火灾害防治工作，改变了以往山火灾害处置效率低、任由山火灾害发展的被动局面。为了使输电线路山火跳闸综合概率模型中更精准、更全面地考虑输电线路山火灾害防治措施所造成的影响，人工防山火措施已成为影响输电线路山火跳闸概率的重要因素，且影响方式也已经发生显著变化，因此我们对上述考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型进行了重新设计和优化，并大大提高了后续输电线路山火跳闸综合概率模型的准确性和全面性。

上述的输电线路山火跳闸风险控制方法，优选的，所步骤(8)中，根据输电线路山火跳闸综合概率采取相应的控制措施具体是指：

当输电线路山火跳闸综合概率P＝0时，山火灾害对输电线路运行尚未构成威胁，一般不会因山火灾害引发输电线路相间或对地放电击穿跳闸事故，按照常规监管方式对输电线路进行管控即可；

当输电线路山火跳闸综合概率P∈(0.3,1]时，山火灾害已经开始对输电线路运行构成较为严重威胁，此时立刻采取灭山火措施以避免引发输电线路相间或对地击穿放电跳闸停电事故；与此同时，继续实时更新输电线路山火跳闸综合概率P的监测值，实时监测更新的间隔时间不长于15min；若输电线路山火跳闸综合概率P未在设定时间内下降到0.3以下，则采取输电线路降压运行；若输电线路降压运行设定时间后，实时监测的输电线路山火跳闸综合概率P仍未下降到0.3以下，则采取输电线路临时停运措施；

当输电线路山火跳闸综合概率P∈(0,0.3]时，山火灾害已经开始对输电线路运行构成威胁，需要密切关注输电线路山火灾害发展形势，继续实时更新输电线路山火跳闸综合概率P的监测值，实时监测更新的间隔时间不长于15min；通过输电线路山火监测预警系统实时监测更新输电线路走廊附近的山火热点实况监测数据；通过气象预报系统实时监测更新输电线路走廊附近未来三小时内降水数据；同时做好上述采取灭山火措施、降压运行措施、临时停运措施的准备。

上述的输电线路山火跳闸风险控制方法，优选的，所述输电线路山火跳闸综合概率P下降到0.3以下的设定时间控制为30min。

上述的输电线路山火跳闸风险控制方法，优选的，所述输电线路降压运行的设定时间控制为60min。

本发明提出了一种综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法，该方法能够根据输电线路山火灾害特征以及相关的气象参数条件，结合输电线路山火灾害跳闸规律，同时考虑人工防山火措施的作用，得出输电线路山火跳闸概率。输电线路运行人员可利用本发明直接掌握山火跳闸概率大小，及时做好山火灾害处置措施，对保障输电线路安全稳定运行具有重要指导意义。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明充分考虑了输电线路山火灾害特征、气象参数条件以及人工防山火措施的作用，可以快速高效且较为准确地得到输电线路走廊山火灾害导致跳闸的概率，本发明概率模型中的参数变量值容易测试获取，实用性强，预测较为精准可靠，可为输电线路山火灾害评估及预防提供相应手段，在输电线路的火灾防范和管控中具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为山火发生指数与降水呈幂指数下降关系图。

图2为从输电线路山火监测预警系统获取的山火灾害信息示意图。

图3为本发明输电线路山火跳闸综合概率模型建立的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法(参见图3)，包括以下步骤：

1.通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的历史山火灾害监测数据(参见图2)；历史山火灾害监测数据包括输电线路历史山火跳闸数据、跳闸前后降雨数据、输电线路走廊附近历史植被覆盖数据、山火发生地点距输电线路杆塔距离数据、山火发生后灭火耗时数据、山火蔓延速度数据、山火火场面积大小数据以及山火发生时输电线路电压数据；

2.根据上述步骤1)中获得的输电线路历史山火跳闸数据和跳闸前后降雨数据建立以下考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型(参见图1)：

$P_R=\left\{\begin{array}{cc}1,& R\&le;2mm\\ 0,& R>2mm\end{array}\right.---\left(1\right);$

式(1)中，P_R为考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率；R为监测时间点未来3小时内降水量大小；

3.根据上述步骤1)中获得的输电线路历史山火跳闸数据和输电线路走廊附近历史植被覆盖数据建立以下考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率模型：

P_T＝P_a·P_b (2)；

式(2)中，P_T为考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率；P_a为考虑输电线路与火点之间不同地表类型时的输电线路山火跳闸概率；P_b为考虑不同植被类型时的输电线路山火跳闸概率；通过勘察输电线路与火点之间的地表类型确定上述P_a，具体根据下式(3)所列方式进行确定：

$P_a=\left\{\begin{array}{cc}0,& a=1\\ 1,& a=2\end{array}\right.---\left(3\right);$

式(3)中，a＝1对应于输电线路与火点之间的地表类型为不可燃烧介质(例如沙漠、水源等)时的情形；不会引发跳闸；a＝2对应于输电线路与火点之间地表类型为可燃植被时的情形；当根据勘察结果确定a＝2时，则进一步根据下式(4)所列方式确定P_b：

$P_b=\left\{\begin{array}{cc}0,& b=1\\ 1,& b=2\end{array}\right.---\left(4\right);$

式(4)中，b＝1对应于上述可燃植被为草原时的情形，不会引发跳闸；b＝2对应于上述可燃植被为林木时的情形，会引起该线路跳闸；

4.根据上述步骤1)中获得的山火发生地点距输电线路杆塔距离数据、山火发生后灭火耗时数据、山火蔓延速度数据和山火火场面积大小数据建立以下考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型：

式(5)中，当灭火队伍无法在山火蔓延至输电线路杆塔时熄灭山火或者火场面积大小大于4000m²时，认为山火灾害对输电线路构成威胁；P_F为考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率；v_f为山火蔓延速度；D_f为山火发生地点距输电线路杆塔的最近距离；T_p为山火发生后灭火耗时总和，一般包括灭火队伍赶往山火发生现场及灭火所需的时间总和，可根据灭火队伍所处位置以及灭火能力进行估算；S_f为山火火场面积大小，单位m²；

式(5)中，由于山火蔓延速度v_f会受到风速风向、可燃物类型、空气湿度等多要素的综合影响，因此我们提出v_f按以下表达式进行确定：

$v_f=\frac{q}{60}\&CenterDot;\exp (\frac{100-m}{100}\&CenterDot;w)\&CenterDot;sin\mathrm{\&alpha;}---\left(6\right);$

式(6)中，q为勘察获取的植被类型参数，当植被类型为不可燃烧介质(例如沙漠、水体等)时q＝0，当植被为燃烧速度快的可燃物(例如草地等)时q＝[10,20]，当植被为燃烧速度慢的可燃物(例如灌木、林地等)时q＝[2,5]，当植被为草地和灌木林地等混合可燃物时q＝[5,10]；m为空气相对湿度；w为风速大小，当风向朝向输电线路时w为正值，当风向逆向输电线路时w为负值；α为风向与输电线路的夹角；

5.根据上述步骤1)中获得的山火发生时输电线路电压数据建立以下考虑击穿类型的输电线路山火跳闸概率模型：

$P_V=\left\{\begin{array}{cc}{P}_l,& U<220\\ 1-(1-P_l)*(1-P_g),& U\&GreaterEqual;220\end{array}\right.---\left(7\right);$

式(7)中，P_V为山火蔓延至输电线路时的跳闸概率；P_l为输电线路对地击穿放电发生概率；P_g为输电线路相间击穿放电发生概率；U为输电线路运行相电压，单位kV；

式(7)中，所述输电线路对地击穿放电发生概率P_l按以下式(8)确定：

$P_l=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_l\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&infin;}}^U{e}^{\frac{{(x-{\mathrm{\&mu;}}_l)}^2}{2{{\mathrm{\&sigma;}}_l}^2}}dx---\left(8\right);$

式(8)中，U为输电线路运行相电压；μ_l为输电线路对地击穿放电电压平均值；σ_l为输电线路对地击穿放电电压标准差；μ_l按以下表达式(9)进行确定：σ_l按以下表达式(10)进行确定：

${\mathrm{\&mu;}}_l=\frac{2\sqrt{2}}{3}U---\left(9\right);$

σ_l＝0.05U (10)；

式(7)中，所述输电线路相间击穿放电发生概率P_g按以下式(11)确定：

$P_g=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_g\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&infin;}}^U{e}^{\frac{{(x-{\mathrm{\&mu;}}_g)}^2}{2{{\mathrm{\&sigma;}}_g}^2}}dx---\left(11\right);$

式(11)中，U为输电线路运行相电压；μ_g为输电线路相间击穿放电电压平均值；σ_g为输电线路相间击穿放电电压标准差；μ_g按以下表达式(12)进行确定：σ_g按以下表达式(13)进行确定：

${\mathrm{\&mu;}}_g=\frac{2\sqrt{6}}{3}U---\left(12\right);$

σ_g＝0.06U (13)；

6.根据上述步骤2)～5)分别确定获得的P_R、P_T、P_F和P_V按以下模型最终得到输电线路山火跳闸综合概率模型P:

P＝P_R·P_T·P_F·P_V (14)；

7.通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的山火热点实况监测数据；通过气象预报系统获取输电线路走廊附近未来三小时内降水数据，确定得到山火热点所处区域的未来3小时内降水量为5mm，根据式(1)得到考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率为0；再根据输电线路山火跳闸综合概率模型P即式(14)得到山火跳闸综合概率为0，即预测评价山火热点内的一段时间内不会发生山火。该情景下我们按照正常的监管方式对输电线路进行控制即可。

实施例2：

500kV输电线路500m处山火灾害条件下的输电线路山火跳闸风险控制方法，主要包括以下步骤：

1.关于输电线路山火跳闸综合概率模型P的获取及建立过程与实施例1相同；

2.通过输电线路山火监测预警系统获得输电线路走廊附近的山火热点实况监测数据；通过气象系统获取未来三小时内降水数据；通过林业部门地表植被记录和卫星遥感系统获取植被覆盖数据；

3.从气象部门降雨观测数据得到山火热点所处区域的未来3小时内降水量为0mm，根据上式(1)得到考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型P_R＝1；

4.通过勘察获取可知距山火热点最近的输电线路沿线为林木和草地混合植被，根据上式(2)-(4)得到考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率模型P_T＝1；

5.通过勘察获取山火热点距离最近的输电线路杆塔距离为500m，山火发生地点空气相对湿度为30％、风速为2m/s、风向朝向输电线路、风向与输电线路夹角为90度，植被参数q＝1，根据上式(6)可得到山火蔓延速度v_f＝0.68m/s，灭火队伍赶往山火发生现场及灭火所需的时间总和为20min，再根据上式(5)得到考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型P_F＝1；

6.通过输电线路山火监测预警系统获知距山火热点最近的输电线路电压等级为500kV，由上式(8)得到P_l＝0.8737，由上式(11)计算得到P_g＝0，再由上式(7)得到考虑击穿类型的输电线路山火跳闸概率模型P_V＝1-(1-P_l)*(1-P_g)＝0.8737。

7.根据上述步骤分别确定获得的P_R、P_T、P_F和P_V按以下模型最终得到输电线路山火跳闸综合概率模型P＝0.8737。

8.根据上述步骤计算得到的输电线路山火跳闸综合概率P∈(0.3,1]，山火灾害已经开始对输电线路运行构成较为严重威胁，此时立刻采取灭山火措施以避免引发输电线路相间或对地击穿放电跳闸停电事故；与此同时，继续实时更新输电线路山火跳闸综合概率P的监测值，实时监测更新的间隔时间不长于15min；经过后续的实时监测，输电线路山火跳闸综合概率P未在30min内下降到0.3以下，继续采取输电线路降压运行；经过后续的实时监测，输电线路降压运行60min后，实时监测的输电线路山火跳闸综合概率P仍未下降到0.3以下，继续采取输电线路临时停运措施。

Claims (4)

1.一种综合气象及人工防火措施的输电线路山火跳闸风险控制方法，包括以下步骤：

1)通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的历史山火灾害监测数据；所述历史山火灾害监测数据包括输电线路历史山火跳闸数据、跳闸前后降雨数据、输电线路走廊附近历史植被覆盖数据、山火发生地点距输电线路杆塔距离数据、山火发生后灭火耗时数据、山火蔓延速度数据、山火火场面积大小数据以及山火发生时输电线路电压数据；

2)根据上述步骤1)中获得的输电线路历史山火跳闸数据和跳闸前后降雨数据建立考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型P_R：所述考虑降水因素的输电线路山火跳闸概率模型P_R具体为：

$P_R=\left\{\begin{array}{cc}1,& R\&le;2mm\\ 0,& R>2mm\end{array}\right.---\left(1\right);$

式(1)中，R为通过气象系统收集到的监测时间点未来3小时内降水量大小；3)根据上述步骤1)中获得的输电线路历史山火跳闸数据和输电线路走廊附近历史植被覆盖数据建立以下考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率模型：

P_T＝P_a·P_b (2)；

式(2)中，P_T为考虑植被条件的输电线路山火跳闸概率；P_a为考虑输电线路与火点之间不同地表类型时的输电线路山火跳闸概率；P_b为考虑不同植被类型时的输电线路山火跳闸概率；

通过勘察输电线路与火点之间的地表类型确定上述P_a，具体根据下式(3)所列方式进行确定：

$P_a=\left\{\begin{array}{cc}0,& a=1\\ 1,& a=2\end{array}\right.---\left(3\right);$

式(3)中，a＝1对应于输电线路与火点之间的地表类型为不可燃烧介质时的情形；a＝2对应于输电线路与火点之间地表类型为可燃植被时的情形；当根据勘察结果确定a＝2时，则进一步根据下式(4)所列方式确定P_b：

$P_b=\left\{\begin{array}{cc}0,& b=1\\ 1,& b=2\end{array}\right.---\left(4\right);$

式(4)中，b＝1对应于上述可燃植被为草原时的情形；b＝2对应于上述可燃植被为林木时的情形；

4)根据上述步骤1)中获得的山火发生地点距输电线路杆塔距离数据、山火发生后灭火耗时数据、山火蔓延速度数据和山火火场面积大小数据建立考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率模型P_F，P_F具体为：

式(5)中，P_F为考虑山火距离和防火措施因素的输电线路山火跳闸概率；v_f为山火蔓延速度；D_f为山火发生地点距输电线路杆塔的最近距离；T_p为山火发生后灭火耗时总和；S_f为山火火场面积大小，单位m²；

式(5)中，v_f按以下表达式进行确定：

$v_f=\frac{q}{60}\&CenterDot;\exp (\frac{100-m}{100}\&CenterDot;w)\&CenterDot;sin\mathrm{\&alpha;}---\left(6\right);$

式(6)中，q为勘察获取的植被类型参数，当植被类型为不可燃烧介质时q＝0，当植被为燃烧速度快的可燃物时q＝[10,20]，当植被为燃烧速度慢的可燃物时q＝[2,5]，当植被为混合可燃物时q＝[5,10]；m为空气相对湿度；w为风速大小，当风向朝向输电线路时w为正值，当风向逆向输电线路时w为负值；α为风向与输电线路的夹角；

5)根据上述步骤1)中获得的山火发生时输电线路电压数据建立以下考虑击穿类型的输电线路山火跳闸概率模型：

$P_V=\left\{\begin{array}{cc}{P}_l,& U<220\\ 1-(1-P_l)*(1-P_g),& U\&GreaterEqual;220\end{array}\right.---\left(7\right);$

式(7)中，P_V为山火蔓延至输电线路时的跳闸概率；P_l为输电线路对地击穿放电发生概率；P_g为输电线路相间击穿放电发生概率；U为输电线路运行相电压，单位kV；

式(7)中，所述输电线路对地击穿放电发生概率P_l按以下式(8)确定：

$P_l=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_l\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&infin;}}^U{e}^{\frac{{(x-{\mathrm{\&mu;}}_l)}^2}{2{{\mathrm{\&sigma;}}_l}^2}}dx---\left(8\right);$

式(8)中，μ_l为输电线路对地击穿放电电压平均值；σ_l为输电线路对地击穿放电电压标准差；

式(8)中，μ_l按以下表达式(9)进行确定：

${\mathrm{\&mu;}}_l=\frac{2\sqrt{2}}{3}U---\left(9\right);$

式(8)中，σ_l按以下表达式(10)进行确定：

σ_l＝0.05U (10)；

式(7)中，所述输电线路相间击穿放电发生概率P_g按以下式(11)确定：

$P_g=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_g\sqrt{2\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_{-\mathrm{\&infin;}}^U{e}^{\frac{{(x-{\mathrm{\&mu;}}_g)}^2}{2{{\mathrm{\&sigma;}}_g}^2}}dx---\left(11\right);$

式(11)中，μ_g为输电线路相间击穿放电电压平均值；σ_g为输电线路相间击穿放电电压标准差；

式(11)中，μ_g按以下表达式(12)进行确定：

${\mathrm{\&mu;}}_g=\frac{2\sqrt{6}}{3}U---\left(12\right);$

式(11)中，σ_g按以下表达式(13)进行确定：

σ_g＝0.06U (13)；

6)根据上述步骤2)～5)分别确定获得的P_R、P_T、P_F和P_V按以下模型最终得到输电线路山火跳闸综合概率模型P：

P＝P_R·P_T·P_F·P_V (14)；

7)通过输电线路山火监测预警系统获取输电线路走廊附近的山火热点实况监测数据；通过气象预报系统获取输电线路走廊附近未来三小时内降水数据；通过实地勘测或卫星遥感系统获取输电线路走廊附近植被覆盖数据及地形位置数据；再以上述输电线路山火跳闸综合概率模型为基础并结合前述获取的山火热点实况监测数据、未来三小时内降水数据、输电线路走廊附近植被覆盖数据及地形位置数据获取得到输电线路山火跳闸综合概率；

8)根据步骤7)获取得到的输电线路山火跳闸综合概率采取相应的控制措施，以应对输电线路山火跳闸事故。

2.根据权利要求1所述的输电线路山火跳闸风险控制方法，其特征在于，所步骤(8)中，根据输电线路山火跳闸综合概率采取相应的控制措施具体是指：

当输电线路山火跳闸综合概率P＝0时，按照常规监管方式对输电线路进行管控；

当输电线路山火跳闸综合概率P∈(0.3,1]时，立刻采取灭山火措施以避免引发输电线路相间或对地击穿放电跳闸停电事故；与此同时，继续实时更新输电线路山火跳闸综合概率P的监测值，实时监测更新的间隔时间不长于15min；若输电线路山火跳闸综合概率P未在设定时间内下降到0.3以下，则采取输电线路降压运行；若输电线路降压运行设定时间后，实时监测的输电线路山火跳闸综合概率P仍未下降到0.3以下，则采取输电线路临时停运措施；

当输电线路山火跳闸综合概率P∈(0,0.3]时，继续实时更新输电线路山火跳闸综合概率P的监测值，实时监测更新的间隔时间不长于15min；通过输电线路山火监测预警系统实时监测更新输电线路走廊附近的山火热点实况监测数据；通过气象预报系统实时监测更新输电线路走廊附近未来三小时内降水数据；同时做好上述采取灭山火措施、降压运行措施、临时停运措施的准备。

3.根据权利要求2所述的输电线路山火跳闸风险控制方法，其特征在于，所述输电线路山火跳闸综合概率P下降到0.3以下的设定时间控制为30min。

4.根据权利要求2所述的输电线路山火跳闸风险控制方法，其特征在于，所述输电线路降压运行的设定时间控制为60min。