CN106485400A - 计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法 - Google Patents

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CN106485400A CN201610848962.1A CN201610848962A CN106485400A CN 106485400 A CN106485400 A CN 106485400A CN 201610848962 A CN201610848962 A CN 201610848962A CN 106485400 A CN106485400 A CN 106485400A
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Abstract

一种计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其包括以下步骤:步骤1、获得输电线路A点的风速v以及A点的风向数据;步骤2、计算输电线路A点的垂直风速;步骤3、对线路的最大可承受风速进行修正;步骤4、通过线路垂直风速与修正后线路的最大可承受风速比较,得到线路的基础风险值;步骤5、考虑线路上一次检修后遭受台风的影响累积,根据线路遭受台风十级影响的累积时间求出线路目前的不可靠度,用于对线路的基础风险值进行修正,获得修正后的线路风险值;步骤6、考虑交流输电线路的重要性以及负荷可转移性,得到线路A点的最终风险值。本发明得到更加贴近实际的风险评估结果,为电网人员合理安排工作提供一种可行判据。

Description

计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法。
背景技术
[0002] 电网负责西电东送事业的八交八直的交流输电线路由于其输电距离远,长度均在 1000 km以上,极容易受到台风影响,并且这些交流输电线路供电容量大,一旦发生故障将极 大可能影响电网的稳定运行,对国民经济以及人民生活都将造成重大损失。因此通过评估 交流输电线路在台风天气下的风险,便于实现实时的风险预警,提前做好防风措施,确保电 网稳定安全运行,将台风造成的损失降至最低。
[0003] 以往评估交流输电线路在台风天气下风险的方法,大多是利用气象局的台风的实 况数据和预测数据来推算线路将承受的风速,并在地形环境的基础上进行模糊修正,算法 复杂并且精度不高。另外以往的台风风险评估方法并未考虑到输电线路在台风影响下可靠 度下降的情况,并且缺少对交流输电线路重要程度的考虑。
发明内容
[0004] 为克服上述现有技术中存有的缺陷,本发明提供一种计及线路状态的交流输电线 路台风风险的评估方法,在输电线路的基础风险值基础上,考虑台风的累计影响和交流输 电线路的重要程度等因素,从而得到更加贴近实际的风险评估结果。
[0005] 为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
[0006] -种计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其包括以下步骤:
[0007] 步骤1、获得输电线路A点的风速V以及A点的风向数据;
[0008] 步骤2、计算输电线路A点的垂直风速:
[0009]
Figure CN106485400AD00051
[0010] vP为线路的垂直风速,V为线路A点的风速,Θ为线路与风向之间的夹角;
[0011] 步骤3、通过控制中心获取输电线路杆塔上的微气象在线监测装置测量的雨量信 息,考虑输电线路的树障和台风雨量对线路风偏闪络故障的综合影响,对线路的最大可承 受风速进行修正:
[0012]
Figure CN106485400AD00052
[0013] Vd为线路的最大可承受风速,Vd'为修正后的线路的最大可承受风速;
[0014] Eit为树障影响系数,ar为雨量系数,ar值与降雨量关系如表1
[0015] 表1雨量系数与降雨量关系对应表
Figure CN106485400AD00061
[0017] 步骤4、通过线路垂直风速与修正后线路的最大可承受风速比较,得到线路A点的 基础风险值。以并以复合函数f (vd',vP)表示线路A点的基础风险值R:
[0018]
Figure CN106485400AD00062
[0019] K3 的值为 10;
[0020] 步骤5、考虑线路上一次检修后遭受台风的影响累积,根据线路遭受台风十级影响 的累积时间求出线路目前的不可靠度,用于对线路A点的基础风险值进行修正,获得修正后 的线路风险倌:
[0021]
Figure CN106485400AD00063
[0022] 其中R'为修正后的线路风险值,a。为线路遭受台风十级风圈影响累积的不可靠 度;
[0023] 步骤6、考虑交流输电线路的重要性以及负荷可转移性,得到线路A点的最终风险 值:
[0024]
Figure CN106485400AD00064
(5)
[0025] 其中α为线路的重要性因子,β为线路可转移负荷占比;
[0026] 线路的重要性因子为:a = PLD/PB (6)
[0027] 线路可转移负荷占比为:p = ps/pLD (7)
[0028] 其中Pld为线路正常运行时的传输负荷,Ps为该线路可转移到其他线路的部分负 荷,Pb为基准传输负荷。
[0029] 作为本发明的一种改进,所述步骤1包括以下步骤:
[0030] 步骤11、判断A点是否设有微气象在线监测装置,如果有则执行步骤12,否则直接 跳转到步骤15;
[0031] 步骤12、通过气象台服务器获取台风的实时信息和预测数据,包括台风中心所处 经炜度、台风中心风力、台风各级风圈半径、台风预测移动路径以及输电线路A点的风速Vf; [0032] 步骤13、通过控制中心获取输电线路A点杆塔上的微气象在线监测装置测量的台 风风速^以及风向数据;
[0033] 步骤14、根据从在线监测装置获取的某A点台风风速va和从气象台获取的A点风速 Vf进行权重对比,确定A点的风速V:
[0034]
Figure CN106485400AD00065
8)
[0035] 则剔除A点测量风速,并直接跳到步骤15,其中K1取值为30% ;
[0036]
Figure CN106485400AD00071
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041] c为同一地点所有在线监测装置的数量;
[0042] 步骤15、若A点附近的区域有足够监测点,则采用线性拟合的方式来求线路A点的 风速,否则直接执行步骤16;
[0043] 步骤16、A点附近的区域没有足够监测点,则通过以下方式确定A点的风速V,具体 如下:
[0044] 步骤161、依次根据步骤12、13和14获得已知输电线路上一杆塔所处位置的风速为 vi,所处位置高度为hi,距离台风中心di;而A点所处位置高度为h、与台风中心的距离为d; [0045] 步骤162、将VjPh1代入公式(12)中计算出与台风中心的距离Cl 1且离地IOm高处的 理论风谏VI',
[0046]
Figure CN106485400AD00072
[0047] 其中ν'为与台风中心的距离d且离地IOm位置高处的理论风速,ho= 10m,n为地表 摩擦系数,取值范围为0.1~0.4;
[0048] 步骤163、将d、ddPV1'代入到公式(13)中,得到与台风中心的距离为d且离地面IOm 高处的理论风速ν',
[0049]
Figure CN106485400AD00073
[0050] 其中Vz为台风中心处风速;
[0051] 步骤164、最后ν'和h代入到公式(12)即可得到A点的风速V。
[0052] 作为本发明的一种改进,所述步骤15包括以下步骤:
[0053] 步骤151、依次根据步骤12、13和14得出A点附近区域的监测点风速V1,结合台风中 心经炜度和输电线路杆塔地理位置信息求出监测点到台风中心距离cU,并将(cU,Vl)绘制于 二维坐标系xy上
Figure CN106485400AD00074
[0054] 步骤152、并利用公式(14)得出该区域监测点风速y与监测点到台风中心距离X的 出线性回归方程(15)
Figure CN106485400AD00075
[0055]
[0056]
[0057] 步骤153、然后将A点到到台风中心的距离X代入式(15)求出y,y值就是A点风速大 小。
[0058] 进一步地,所述步骤3中的&具体确定方式如下,采用分段函数表示为:
[0059]
Figure CN106485400AD00081
[0060] d为树障的净空距离,Cl1为该等级输电线路的最小放电距离,d2为不会发生树障与 可能发生树障的临界点,k为树障的风险趋势指数,根据多年运行经验,推荐取值1.2。
Figure CN106485400AD00082
[0061] 进一步地,所述步骤5中线路遭受台风十级风圈影响累积的不可靠度a。确定方式 如下:
[0062] (17)
[0063] t为该段线路自上次检修后至今所遭受台风十级风圈影响的累积时间,单位小时, μ (t)是线路遭受台风后线路故障率,用线性分段函数表示:
[0064]
Figure CN106485400AD00083
[0065] 根据多年运行经验,K4、K5、K6以及K7值分别为0.002、0.01、0.02、-0.09,乜为5。
[0066] 进一步地,所述步骤6中基准传输负荷Pb的值为2500MW。
[0067] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0068] 本发明通过杆塔上安装的微气象监测装置以及气象台获取更为精确及丰富的数 据,求出预测风速,得出线路的基础风险值,并在此基础上,考虑台风的累计影响和交流线 路重要程度,得到更加贴近实际的风险评估结果,为电网人员合理安排工作提供一种可行 判据。
附图说明
[0069] 图1为本发明计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法的流程图;
[0070] 图2为确定输电线路A点风速V的流程图;
[0071]图3为采用线性拟合的方式来求输电线路A点风速的流程图;
[0072] 图4为输电线路基础风险值与线路垂直风速的函数模型图;
[0073] 图5为根据输电线路所处地形对测量区域进行划分的示意图。
具体实施方式
[0074] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是,此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描 述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0075] 如图1所示,一种计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其包括以下 步骤:
[0076] 步骤1、获得输电线路A点的风速V以及A点的风向数据。
[0077] 请参考图2,步骤1具体包括以下步骤:
[0078] 步骤11、判断A点是否设有微气象在线监测装置,如果有则执行步骤12,否则直接 跳转到步骤15;
[0079] 步骤12、通过气象台服务器获取台风的实时信息和预测数据,包括台风中心所处 经炜度、台风中心风力、台风各级风圈半径、台风预测移动路径以及输电线路A点的风速Vf;
[0080] 步骤13、通过控制中心获取输电线路A点杆塔上的微气象在线监测装置测量的台 风风速^以及风向数据;
[0081] 步骤14、根据从在线监测装置获取的A点台风风速va和从气象台获取的A点风速V f 进行权重对比,确定A点的风速V:
[0082]
Figure CN106485400AD00091
(8)
[0083] 则剔除A点测量风速,并直接跳到步骤15,其中K1取值为30% ;
[0084]
Figure CN106485400AD00092
(9)
[0085] 则风速v = va,其中K2取值为20%;
Figure CN106485400AD00093
[0086]
[0087]
[0088]
[0089] c为同一地点所有在线监测装置的数量;在本实施例中,以2km范围内作为同一地 占.
[0090] 步骤15、若A点附近的区域有足够监测点,则采用线性拟合的方式来求线路A点的 风速,否则直接执行步骤16;
[0091] 步骤16、Α点附近的区域没有足够监测点,则通过以下方式确定A点的风速V,具体 如下:
[0092] 步骤161、依次根据步骤12、13和14获得已知输电线路上一杆塔所处位置的风速为 vi,所处位置高度为hi,距离台风中心di;而A点所处位置高度为h、与台风中心的距离为d; [0093] 步骤162、将VjPh1代入公式(12)中计算出与台风中心的距离Cl 1且离地IOm高处的 理论风速VI' ;
[0094]
Figure CN106485400AD00094
[0095] 其中ν'为与台风中心的距离d且离地IOm位置高处的理论风速,ho= 10m,n为地表 摩擦系数,取值范围为0.1~0.4;
[0096] 步骤163、将d、ddPV1'代入到公式(13)中,得到与台风中心的距离为d且离地面IOm 高处的理论风谏ν',
[0097]
Figure CN106485400AD00095
[0098] 其中Vz为台风中心处风速;
[0099] 步骤164、最后ν'和h代入到公式(12)即可得到A点的风速V。
[0100] 请参考图3,在本实施中,步骤15,采用线性拟合的方式来求线路A点的风速具体包 括以下步骤:
[0101] 步骤151、依次根据步骤12、13和14得出A点附近区域的监测点风速V1,结合台风中 心经炜度和输电线路杆塔地理位置信息求出监测点到台风中心距离cU,并将(cU,Vl)绘制于 二维坐标系xy上;(i = 1,2,3,…,η)
[0102] 步骤152、并利用公式(14)得出该区域监测点风速y与监测点到台风中心距离x的 出线性回归方稈(15)
[0103]
Figure CN106485400AD00101
(14)
[0104] y = bx+a (15)
[0105] 步骤153、然后将A点到到台风中心的距离X代入式(15)求出y,y值就是A点风速大 小。
[0106] 步骤2、计算输电线路A点的垂直风速:
[0107]
Figure CN106485400AD00102
(1)
[0108] Vp为线路的垂直风速,V为线路A点的风速,Θ为线路与风向之间的夹角。
[0109] 步骤3、通过控制中心获取输电线路杆塔上的微气象在线监测装置测量的雨量信 息,考虑输电线路的树障和台风雨量对线路风偏闪络故障的综合影响,对线路的最大可承 受风速进行修正:
[0110]
Figure CN106485400AD00103
(2)
[0111] Vd为线路的最大可承受风速,Vd'为修正后的线路的最大可承受风速;
[0112] Eit为树障影响系数,ar为雨量系数,ar值与降雨量关系如表1
[0113] 表1雨量系数与降雨量关系对应表
Figure CN106485400AD00104
[0115] 在本实施例中,步骤3中的&具体确定方式如下,采用分段函数表示为:
[0116]
Figure CN106485400AD00105
[0117] d为树障的净空距离,Cl1为该等级输电线路的最小放电距离,d2为不会发生树障与 可能发生树障的临界点,k为树障的风险趋势指数,根据多年运行经验,推荐取值1.2。
[0118] 步骤4、通过线路垂直风速与修正后线路的最大可承受风速比较,得到线路A点的 基础风险值。以并以复合函数f (vd',vP)表示线路A点的基础风险值R:
[0119]
Figure CN106485400AD00106
[0120] K3 的值为 10。
[0121] 请参考图4,图4为公式(3)的函数图,
Figure CN106485400AD00111
时,线路基础风险值很接近于0并 且增加缓慢;当,线路基础风险值开始迅速增力
Figure CN106485400AD00112
吋,线路基础风 险值趋近于1。
Figure CN106485400AD00113
[0122] 步骤5、考虑线路上一次检修后遭受台风的影响累积,根据线路遭受台风十级影响 的累积时间求出线路目前的不可靠度,用于对线路A点的基础风险值进行修正,获得修正后 的线路风险值:
[0123]
Figure CN106485400AD00114
[0124] 其中R'为修正后的线路风险值,a。为线路遭受台风十级风圈影响累积的不可靠 度;
[0125] 在本实施例中,步骤5中线路遭受台风十级风圈影响累积的不可靠度ac确定方式 如下:
[0126]
Figure CN106485400AD00115
(17)
[0127] t为该段线路自上次检修后至今所遭受台风十级风圈影响的累积时间,单位小时, μ (t)是线路遭等台风后线路故曈率,用线件分段函数表示:
[0128]
Figure CN106485400AD00116
(18)
[0129] 根据多年运行经验,1(4、1(5、1(6、1(7推荐取值分别为0.002、0.01、0.02、-0.09 41推荐 取值为5。
Figure CN106485400AD00117
[0130] 步骤6、考虑交流输电线路的重要性以及负荷可转移性,得到线路A点的最终风险 值:
[0131] (5)
[0132] 其中α为线路的重要性因子,β为线路可转移负荷占比;
[0133] 线路的重要性因子为:a = PLD/PB (6)
[0134] 线路可转移负荷占比为:i3 = Ps/PLD (7)
[0135] 其中Pld为线路正常运行时的传输负荷,Ps为该线路可转移到其他线路的部分负 荷,Pb为基准传输负荷。a以线路正常运行时的传输负荷大小来决定,为了使风险值保持在0 至Ij 1之间,基准传输负荷取一较大基准值:Pb = 2500MW。
[0136] 综合上述步骤:线路在A点所在区域的风险值为:
[0137]
Figure CN106485400AD00118
[0138] 在应用对整条输电线路进行风险评估时,需要对输电线进行区域划分,并对监测 点进行选取。请参考图5,在对交流输电线路经过的地区进行区域划分时,按不同地形进行 划分,分为平原、丘陵、盆地、山地,再根据风吹来的方向山地又分为迎风坡和背风坡。参考 图5,最后在迎风坡的山地区域选取点1、点2和点3,在背风坡的山地区域选取点4,在平原区 域选取点5、点6和点7。
[0139] 最后根据输电线路各个点的计算值,取输电线路所经过区域中的最大风险值作为 整条线{[I&的ra路估+b刖县
Figure CN106485400AD00121
[0140]
[0141] RL为整条输电线路的风险值,民为输电线路在不同区域内的线路的最终风险值。 (i = 1,2,3,···, η)
[0142] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发 明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1. 一种计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其特征在于:包括以下步 骤: 步骤1、获得输电线路A点的风速V以及A点的风向数据; 步骤2、计算输电线路A点的垂直风速: vP=v · sinB (1) vP为线路的垂直风速,v为线路A点的风速,Θ为线路与风向之间的夹角; 步骤3、通过控制中心获取输电线路杆塔上的微气象在线监测装置测量的雨量信息,考 虑输电线路的树障和台风雨量对线路风偏闪络故障的综合影响,对线路的最大可承受风速 进行修正:
Figure CN106485400AC00021
Vd为线路的最大可承受风速,Vd'为修正后的线路的最大可承受风速; £it为树障影响系数,ar为雨量系数,ar值与降雨量关系如表1 表1雨量系数与降雨量关系对应表
Figure CN106485400AC00022
步骤4、通过线路垂直风速与修正后线路的最大可承受风速比较,得到线路A点的基础 风险值。以并以复合函数f(vd',vP)表示线路A点的基础风险值R:
Figure CN106485400AC00023
K3的值为10; 步骤5、考虑线路上一次检修后遭受台风的影响累积,根据线路遭受台风十级影响的累 积时间求出线路目前的不可靠度,用于对线路Α点的基础风险值进行修正,获得修正后的线 路风险值: R' =l-acX (1-R) ⑷ 其中R'为修正后的线路风险值,a。为线路遭受台风十级风圈影响累积的不可靠度; 步骤6、考虑交流输电线路的重要性以及负荷可转移性,得到线路A点的最终风险值:
Figure CN106485400AC00024
其中α为线路的重要性因子,β为线路可转移负荷占比; 线路的重要性因子为:a=lWPB (6) 线路可转移负荷占比为:P=Ps/PLD (7) 其中Pld为线路正常运行时的传输负荷,Ps为该线路可转移到其他线路的部分负荷,Pb为 基准传输负荷。
2. 根据权利要求1所述的计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其特征 在于:所述步骤1包括以下步骤: 步骤11、判断A点是否设有微气象在线监测装置,如果有则执行步骤12,否则直接跳转 到步骤15; 步骤12、通过气象台服务器获取台风的实时信息和预测数据,包括台风中心所处经炜 度、台风中心风力、台风各级风圈半径、台风预测移动路径以及输电线路A点的风速 步骤13、通过控制中心获取输电线路A点杆塔上的微气象在线监测装置测量的台风风 速^以及风向数据; 步骤14、根据从在线监测装置获取的A点台风风速va和从气象台获取的A点风速vf进行 权重对比,确定A点的风速v:
Figure CN106485400AC00031
则剔除A点测量风速,并直接跳到步骤15,其中心取值为30% ;
Figure CN106485400AC00032
则风速v = va,其中K2取值为20% ;
Figure CN106485400AC00033
c为同一地点所有在线监测装置的数量; 步骤15、若Α点附近的区域有足够监测点,则采用线性拟合的方式来求线路Α点的风速, 否则直接执行步骤16; 步骤16、A点附近的区域没有足够监测点,则通过以下方式确定A点的风速V,具体如下: 步骤161、依次根据步骤12、13和14获得已知输电线路上一杆塔所处位置的风速为V1,所 处位置高度为hi,距离台风中心di;而Α点所处位置高度为h、与台风中心的距离为d; 步骤162、将^和匕代入公式(12)中计算出与台风中心的距离cU且离地10m高处的理论 风速VI' ;
Figure CN106485400AC00034
其中V'为与台风中心的距离d且离地10m位置高处的理论风速,ho = 10m,η为地表摩擦系 数,取值范围为0.1~0.4; 步骤163、将d、ddPV1'代入到公式(13)中,得到与台风中心的距离为d且离地面10m高处 的理论风速ν',
Figure CN106485400AC00035
其中vz为台风中心处风速; 步骤164、最后ν'和h代入到公式(12)即可得到A点的风速V。
3. 根据权利要求2所述的计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其特征 在于:所述步骤15包括以下步骤: 步骤151、依次根据步骤12、13和14得出A点附近区域的监测点风速Vl,结合台风中心经 炜度和输电线路杆塔地理位置信息求出监测点到台风中心距离cU,并将(cU,Vl)绘制于二维 坐标系xy上;(i = 1,2,3,…,η) 步骤152、并利用公式(14)得出该区域监测点风速y与监测点到台风中心距离X的出线 性回归方程(15) y = bx+a
Figure CN106485400AC00041
步骤153、然后将A点到到台风中心的距离X代入式(15)求出y,y值就是A点风速大小。
4. 根据权利要求1所述的计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其特征 在于:所述步骤3中的&具体确定方式如下,采用分段函数表示为:
Figure CN106485400AC00042
d为树障的净空距离,cU为该等级输电线路的最小放电距离,办为不会发生树障与可能 发生树障的临界点,k为树障的风险趋势指数,根据多年运行经验,推荐取值1.2。
5. 根据权利要求1所述的计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其特征 在于:所述步骤5中线路遭受台风十级风圈影响累积的不可靠度a。确定方式如下:
Figure CN106485400AC00043
t为该段线路自上次检修后至今所遭受台风十级风圈影响的累积时间,单位小时,μ (t) 是线路遭受台风后线路故障率,用线性分段函数表示:
Figure CN106485400AC00044
根据多年运行经验,K4、K5、K6以及K7值分别为0.0025 0.010.02^0.09,^值为5。
6. 根据权利要求1所述的计及线路状态的交流输电线路台风风险的评估方法,其特征 在于:所述步骤6中基准传输负荷Pb的值为2500MW。
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