CN106682776B - 架空输电线路舞动精细化预测预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电气工程技术领域,公开一种架空输电线路舞动精细化预测预警方法及系统，以提升舞动预防技术水平，保障电网运行安全。本发明公开的预测预警方法包括：分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式；根据输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测。本发明综合考虑输电线路覆冰不均匀性、动力条件和线路结构来建立不同尺度多要素的线路舞动预测预警模型，有效提升了线路覆冰舞动预防技术水平。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种架空输电线路舞动精细化预测预警方法及系统。
背景技术
近十年来，输电线路发生导线舞动的情况明显增多，一旦因大面积舞动导致线路频繁跳闸甚至断线倒塔事故，会造成大面积的停电，影响电网安全稳定运行。因此，舞动防治已成为输电线路急需解决的关键性问题之一。目前舞动发生模型主要是根据实验室舞动试验研究而提出的，这些舞动发生模型多基于一定的假设条件，实际情况下发生的舞动很难满足这些条件，而且试验室研究形成的舞动发生模型要求输入的环境变量多，精度要求高，在实际条件下很难满足开展大量准确的舞动观测以获得满足模型所需参数变量，实验室研究的舞动发生模型难以直接应用于实际的电网舞动预测业务。同时，架空线路舞动同时受气象、地形等外部条件和线路型号、分裂数等线路结构内部条件的影响，因此，研究舞动的预测关键因子必须充分考虑外部条件和内部条件的共同影响，由于线路舞动的影响要素种类多，相关之间影响关系复杂，迫切需要研究不同尺度多要素的线路舞动预测预警模型，提高输电线路覆冰舞动预警准确率，为提前部署输电线路防舞措施争取宝贵的时间，提升舞动预防技术水平，保障冬季电网运行安全。
发明内容
本发明目的在于公开一种架空输电线路舞动精细化预测预警方法及系统，以提升舞动预防技术水平，保障电网运行安全。
为实现上述目的，本发明公开了一种架空输电线路舞动精细化预测预警方法，包括：
分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式；
根据所述输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测。
为实现上述目的，本发明还公开了一种架空输电线路舞动精细化预测预警系统，包括：
第一处理模块，用于分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式；
第二处理模块，用于根据所述输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测。
本发明综合考虑输电线路覆冰不均匀性、动力条件和线路结构来建立不同尺度多要素的线路舞动预测预警模型，有效提升了线路覆冰舞动预防技术水平。且还具有以下有益效果：
1)、原理清晰，操作方便，具有很高的实用价值；
2)、可适用于提前对不同气象条件、不同线路结构的输电线路开展输电线路舞动预测预警工作；
3)、可有效提高输电线路舞动防治工作效率，对输电线路舞动应急调度开展和现场抢修工作部署具有重要技术指导作用。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的架空输电线路舞动精细化预测预警方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例公开一种架空输电线路舞动精细化预测预警方法，如图1所示，包括：
步骤S1、分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式。
步骤S2、根据输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测。
在本实施例中，可选的，可通过结合预测的线路覆冰厚度长径大小和短径大小来量化所述输电线路覆冰不均匀系数。例如：所确定的输电线路覆冰不均匀系数U的量化计算公式具体为：
其中，Ilong为预测的线路覆冰厚度长径大小、Ishort为预测的线路覆冰厚度短径大小。
在本实施例中，可选的，所确定的输电线路动力条件系数X的量化计算公式可具体为：
X＝D*V*Q；其中，D为与线路走向与风向之间夹角相关的风向易舞系数；V为风速易舞系数；Q为地形易舞系数。进一步的，相关风向易舞系数、风速易舞系数及地形易舞系数的量化计算公式具体为：
D＝|sinθ|，其中，θ为线路走向与风向的夹角；
其中，Vwind为线路所在区域预测的风速大小；
其中，Qqifu为线路所在区域的地形起伏度。
在本实施例中，可选的，可通过结合线路导线线径、导线分裂数和水平档距来量化所述输电线路结构易舞系数。例如：输电线路结构易舞系数G的量化计算公式具体为：
G＝L/900*F/2*(lnD)/8；
其中，L为导线线径、F为导线分裂数、D为水平档距。
将上述各具体系数的量化模型进行组合，按公式Z＝U*X*G计算输电线路舞动的预警指数Z；其中，Z越大，则发生线路舞动的可能性越高。与上述预警指数Z相对应的架空输电线路舞动的预警等级的划分可具体为：
规则A：若Z≥10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为1级；
规则B：若5≤Z<10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为II级；
规则C：若0<Z<5，则预测该段输电线线路舞动预警等级为III级；
规则D：若Z＝0，则预测该段输电线路不会发生舞动。
本领域的技术人员可以理解，上述输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数中的单个或多个系数可能会有多种不同的量化模型，而且其中一个或多个量化模型的不同会导致最终预警等级的划分不同，此种变形皆属于本发明的保护范围。
为便于本领域技术人员对本实施例的上述方案做进一步理解，下面结合两个具体的运算例做进一步说明：
运算例一
具体步骤包括：
步骤(11)、获取预报基础数据。从国家电网PMS(power production managementsystem，工程生产管理系统)中获得某条架空输电线路的线路走向、导线线径、分裂数等线路结构数据，从DEM(Digital Elevation Model，数值高程模型)中获取输电线路所在位置的海拔、地形，从输电线路覆冰预测预警系统中获得预测风速、预测风向、预测气温、预测气压、预测湿度、预测降水、线路预测覆冰厚度长径、短径等气象数据。
步骤(12)、输电线路覆冰不均匀系数U的计算。根据步骤(11)获得的电网输电线路覆冰厚度长径Ilong＝9mm、短径Ishort＝1mm，根据线路覆冰不均匀性系数U的计算公式，得到U＝2.32，进入步骤(13)。
步骤(13)、输电线路动力条件系数分析。
风向易舞系数D：根据步骤(11)获得风向数据Dwind，并结合PMS系统获得线路走向Dline，根据Dwind、Dline计算得到线路走向与风向的夹角θ＝90°，则风向易舞系数D＝|sinθ|＝1。
风速易舞系数V：根据步骤(11)获得的风速数据Vwind＝9m/s，得到风速易舞系数V＝6.34。
地形易舞系数Q：根据步骤(11)获得的地形DEM数据，在ArcGIS中按照常规方法获得地形起伏度Qqifu＝100m，根据地形易舞系数量化计算公式，得到地形易舞系数Q＝0.61。
根据上述得到的风向易舞系数D、风速易舞系数V、地形易舞系数Q，根据输电线路舞动的动力条件系数量化计算公式，得到动力条件系数X＝1*6.34*0.61＝3.87。
步骤(14)、输电线路结构易舞系数。根据步骤1中获取的导线线径L＝630mm、分裂数F＝4、水平档距数据D＝621m，根据输电线路结构易舞系数计算公式，得到输电线路结构易舞系数G＝L/900*F/2*(lnD)/8＝1.13。
步骤(15)、计算输电线路舞动预警指数。根据输电线路舞动预警指数计算公式，得到该段线路舞动预警指数Z＝2.32*3.87*1.13＝10.15。
步骤(16)、按照输电线路舞动预警等级的划分方法，Z＝10.15>10，则该段架空输电线路的舞动预警等级为I级。
步骤(17)、将步骤(16)得到的架空线路舞动预测预警结果进行发布。
运算例二
具体步骤包括：
步骤(21)、同上述步骤(11)。
步骤(22)、输电线路覆冰不均匀系数U的计算。根据步骤(21)获得的电网输电线路覆冰厚度长径Ilong＝5mm、短径Ishort＝5mm，根据线路覆冰不均匀性系数U的计算公式，得到U＝0，进入步骤(23)。
步骤(23)、计算输电线路舞动预警指数。根据输电线路舞动预警指数计算公式，得到该段线路舞动预警指数Z＝0。
步骤(24)、按照输电线路舞动预警等级的划分方法，Z＝0，则预测该段输电线路不会发生舞动。
步骤(25)、将步骤(24)得到的架空线路舞动预测预警结果进行发布。
综上，本实施例公开的架空输电线路舞动精细化预测预警方法，综合考虑输电线路覆冰不均匀性、动力条件和线路结构来建立不同尺度多要素的线路舞动预测预警模型，有效提升了线路覆冰舞动预防技术水平。且还具有以下有益效果：
1)、原理清晰，操作方便，具有很高的实用价值；
2)、可适用于提前对不同气象条件、不同线路结构的输电线路开展输电线路舞动预测预警工作；
3)、可有效提高输电线路舞动防治工作效率，对输电线路舞动应急调度开展和现场抢修工作部署具有重要技术指导作用。
实施例2
与上述方法实施例相对应的，本实施例公开一种架空输电线路舞动精细化预测预警系统，包括：
第一处理模块，用于分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式；
第二处理模块，用于根据输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测。
可选的，上述第一处理模块通过结合预测的线路覆冰厚度长径大小和短径大小来量化输电线路覆冰不均匀系数；并通过结合线路导线线径、导线分裂数和水平档距来量化输电线路覆冰不均匀系数；以及所确定的输电线路动力条件系数X的量化计算公式具体为：
X＝D*V*Q；其中，D为与线路走向与风向之间夹角相关的风向易舞系数；V为风速易舞系数；Q为地形易舞系数。
进一步的，上述所确定的输电线路覆冰不均匀系数U的量化计算公式可具体为：
其中，Ilong为预测的线路覆冰厚度长径大小、Ishort为预测的线路覆冰厚度短径大小。
可选的，上述在确定的输电线路动力条件系数中的风向易舞系数、风速易舞系数及地形易舞系数的量化计算公式可具体为：
D＝|sinθ|，其中，θ为线路走向与风向的夹角；
其中，Vwind为线路所在区域预测的风速大小；
其中，Qqifu为线路所在区域的地形起伏度。
同理，可选的，上述输电线路结构易舞系数G的量化计算公式可具体为：
G＝L/900*F/2*(lnD)/8；
其中，L为导线线径、F为导线分裂数、D为水平档距。
将上述各具体系数的量化模型进行组合，按公式Z＝U*X*G计算输电线路舞动的预警指数Z，其中，Z越大，则发生线路舞动的可能性越高。与上述预警指数Z相对应的架空输电线路舞动的预警等级的划分可具体为：
规则A：若Z≥10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为1级；
规则B：若5≤Z<10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为II级；
规则C：若0<Z<5，则预测该段输电线线路舞动预警等级为III级；
规则D：若Z＝0，则预测该段输电线路不会发生舞动；
综上，本实施例公开的架空输电线路舞动精细化预测预警系统，综合考虑输电线路覆冰不均匀性、动力条件和线路结构来建立不同尺度多要素的线路舞动预测预警模型，有效提升了线路覆冰舞动预防技术水平。且还具有以下有益效果：
1)、原理清晰，操作方便，具有很高的实用价值；
2)、可适用于提前对不同气象条件、不同线路结构的输电线路开展输电线路舞动预测预警工作；
3)、可有效提高输电线路舞动防治工作效率，对输电线路舞动应急调度开展和现场抢修工作部署具有重要技术指导作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种架空输电线路舞动精细化预测预警方法，其特征在于，包括：
分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式；
根据所述输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测；
其中，通过结合预测的线路覆冰厚度长径大小和短径大小来量化所述输电线路覆冰不均匀系数，所确定的输电线路覆冰不均匀系数U的量化计算公式具体为：
其中，Ilong为预测的线路覆冰厚度长径大小、Ishort为预测的线路覆冰厚度短径大小；
所确定的输电线路动力条件系数X的量化计算公式具体为：
X＝D*V*Q；其中，D为与线路走向与风向之间夹角相关的风向易舞系数；V为风速易舞系数；Q为地形易舞系数；且所述风向易舞系数、风速易舞系数及地形易舞系数的量化计算公式具体为：
D＝|sinθ|，其中，θ为线路走向与风向的夹角；
其中，Vwind为线路所在区域预测的风速大小；
其中，Qqifu为线路所在区域的地形起伏度；以及
通过结合线路导线线径、导线分裂数和水平档距来量化所述输电线路结构易舞系数，所述输电线路结构易舞系数G的量化计算公式具体为：
G＝L/900*F/2*(lnD)/8；其中，L为导线线径、F为导线分裂数、D为水平档距；
相对应的，按公式Z＝U*X*G计算输电线路舞动的预警指数Z，与预警指数Z相对应的架空输电线路舞动的预警等级的划分具体为：
规则A：若Z≥10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为1级；
规则B：若5≤Z<10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为II级；
规则C：若0<Z<5，则预测该段输电线线路舞动预警等级为III级；
规则D：若Z＝0，则预测该段输电线路不会发生舞动。
2.一种架空输电线路舞动精细化预测预警系统，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于分别确定输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数的量化计算公式；
第二处理模块，用于根据所述输电线路覆冰不均匀系数、输电线路动力条件系数和输电线路结构易舞系数三者的乘积划分架空输电线路舞动的预警等级；并对待预测架空输电线路进行所属预警等级的预测；
其中，所述第一处理模块通过结合预测的线路覆冰厚度长径大小和短径大小来量化所述输电线路覆冰不均匀系数；并通过结合线路导线线径、导线分裂数和水平档距来量化所述输电线路覆冰不均匀系数；以及所确定的输电线路动力条件系数X的量化计算公式具体为：
X＝D*V*Q；其中，D为与线路走向与风向之间夹角相关的风向易舞系数；V为风速易舞系数；Q为地形易舞系数；
所确定的输电线路覆冰不均匀系数U的量化计算公式具体为：
其中，Ilong为预测的线路覆冰厚度长径大小、Ishort为预测的线路覆冰厚度短径大小；
所述风向易舞系数、风速易舞系数及地形易舞系数的量化计算公式具体为：
D＝|sinθ|，其中，θ为线路走向与风向的夹角；
其中，Vwind为线路所在区域预测的风速大小；
其中，Qqifu为线路所在区域的地形起伏度；
所述输电线路结构易舞系数G的量化计算公式具体为：
G＝L/900*F/2*(lnD)/8；其中，L为导线线径、F为导线分裂数、D为水平档距；
相对应的，按公式Z＝U*X*G计算输电线路舞动的预警指数Z，与预警指数Z相对应的架空输电线路舞动的预警等级的划分具体为：
规则A：若Z≥10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为1级；
规则B：若5≤Z<10，则预测该段输电线线路舞动预警等级为II级；
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