CN108629078A - 基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,属于灾害评估领域,包括获取输电线路以及变电站设备所处地区的雷击数据,构建输电网可靠模型;确定可靠性评估模型中的指标权重;基于指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率。通过构建输电线路可靠性模型和变电站设备的可靠性模型;提出了基于复杂网络理论的输电网各元件可靠性指标权重设置,最终建立了输电网在雷击灾害下的可靠性综合评估模型。由于在评估过程中借助了实际的雷击测量数据,同时借助灵敏度分析获取权重系数对于改善雷击灾害下输电网可靠性的影响,因此可以根据算例结果,对电力系统防雷设计提出符合实际的建议,能够较为准确的提升输电网在面对雷击过程可靠性的判定。
Description
技术领域
本发明属于灾害评估领域,特别涉及基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法。
背景技术
雷害事故在现代电力系统的停电事故中占有很大的比重,因此世界各国对于电力系统的防雷保护均给予了大量关注。现代电力系统的雷电过电压虽大多缘起于架空输电线路,但由于过电压波会沿着输电线路传播到变电站、发电厂等电力设施,且变电站、发电厂等电力设施本身也有遭受雷击的可能性,因此电力系统的雷击灾害可靠性研究包括了输电线路、变电站等各个环节。
目前,国内外对于输电网的雷击灾害可靠性模型研究较少。文献《在雷电过电压作用下变电站设备绝缘故障率计算方法探讨》利用密度函数法和区间组合法等对雷电过电压下变电站设备的绝缘故障率计算进行了探讨,但对雷电过电压和绝缘放电概率函数的假设过于理想,与实际有一定差距。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,本发明提供了借助实际雷击数据对输电网可靠性进行评估的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法。
为了达到上述技术目的,本发明提供了基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,所述评估方法,包括:
基于监控信息获取输电线路以及变电站设备所处地区的雷击数据,构建输电网可靠模型;
确定可靠性评估模型中的指标权重;
基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率。
可选的,所述构建输电网可靠模型,包括:
根据雷击数据构建输电线路的可靠性模型;
根据雷击数据构建变电站设备的可靠性模型。
可选的,所述根据雷击数据构建输电线路的可靠性模型,包括:
根据公式一确定输电线路在不同雷击灾害影响等级下的线路故障率
λi=λAi/Bi,i=1,…,4公式一;
其中,Ai为雷击灾害等级为i时的故障占总故障次数的比例,Bi为雷击灾害等级i出现的概率,λ为线路年平均故障率;
定义输电线路的雷击灾害信息矩阵L,令矩阵L中的的元素lik根据公式二得到雷击灾害等效信息矩阵M中元素mi的取值
根据线路故障率λi以及元素mi的取值结合公式三确定输电线路等效雷击故障率λeq的取值
可选的,所述根据雷击数据构建变电站设备的可靠性模型,包括:
根据公式四确定变电站设备的故障率λ'的表达式
其中,n为变电站运行接线出线数,T为进线段年雷击次数,P为雷电流负极性概率,g为击杆率,λ'g为由反击产生的变电站设备故障率,Pα为绕击率,为由绕击产生的故障率;
基于雷电过电压的概率密度函数f0(U)和绝缘放电的概率分布函数PT(U)均服从正态分布的预设条件,确定如公式五所示的对于反击点距离为S的故障率λ'gs的表达式
其中,UW为统计耐受电压,U50为绝缘放电电压的数学期望,σ0和σd分别为雷电过电压和绝缘放电电压的标准偏差;
对公式五进行求解,得到如公式六所示的表达式
其中,m为变电站主要设备台数,n为反击雷击点距离段数,Pmn为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的雷击率,为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的故障率;
根据λ'g求得变电站设备的等效故障率λ'eq。
可选的,所述确定可靠性评估模型中的指标权重,包括:
设bi为节点的权重,bij表示连接节点i和j的边的权重,节点i的所有邻居节点表示为βi,ki表示节点i的度,Rij表示边ij的关联度;
对网络节点和边的权重进行归一化处理,得到处理后如公式7所示的处理后的节点权重为w(i)、边权重为w(ij)的表达式
可选的,所述基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率,包括:
整个电力系统输电网络用二元组(N,E)表示,令为电力系统中某条连接节点i与节点j的输电线路的故障率,Lij为该输电线路的长度;输电线路两端的变电站设备各自的总故障率分别为λti和λtj;
基于公式八确定雷击灾害下整个电力系统的综合故障率
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
由于在评估过程中借助了实际的雷击测量数据,同时借助灵敏度分析获取权重系数对于改善雷击灾害下输电网可靠性的影响,因此可以根据算例结果,对电力系统防雷设计提出符合实际的建议,能够较为准确的提升输电网在面对雷击过程可靠性的判定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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是本发明提供的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法的流程示意图;
图2为本实施例给出的针对输电网可靠性评估流程图;
图3为本发明实施例给出的某地区500kV输电网拓扑结构;
图4为本发明实施例给出的不同变电站对输电网故障率下降影响对比图;
图5为本发明实施例给出的不同输电线路对输电网故障率下降影响对比图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
本发明提供了基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,如图1所示,所述评估方法包括:
11、基于监控信息获取输电线路以及变电站设备所处地区的雷击数据,构建输电网可靠模型;
12、确定可靠性评估模型中的指标权重;
13、基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率。
在实施中,针对雷击灾害下输电网各元件,根据雷击灾害等级,利用线路分段模拟方法建立了输电线路可靠性模型;根据概率论与数理统计原理及高压输变电设备的绝缘配合使用导则建立变电站设备的可靠性模型;提出了基于复杂网络理论的输电网各元件可靠性指标权重设置,最终建立了输电网在雷击灾害下的可靠性综合评估模型。以某地区局部高压配电网为例,验证了该综合评估模型的科学实用性,利用灵敏度分析了权重系数对于改善雷击灾害下输电网可靠性的影响,并根据算例结果,对电力系统防雷设计提出建议。
可选的,所述构建输电网可靠模型,包括:
根据雷击数据构建输电线路的可靠性模型;
根据雷击数据构建变电站设备的可靠性模型。
可选的,所述根据雷击数据构建输电线路的可靠性模型,包括:
根据公式一确定输电线路在不同雷击灾害影响等级下的线路故障率
λi=λAi/Bi,i=1,…,4 公式一;
其中,Ai为雷击灾害等级为i时的故障占总故障次数的比例,Bi为雷击灾害等级i出现的概率,λ为线路年平均故障率;
定义输电线路的雷击灾害信息矩阵L,令矩阵L中的的元素lik根据公式二得到雷击灾害等效信息矩阵M中元素mi的取值
根据线路故障率λi以及元素mi的取值结合公式三确定输电线路等效雷击故障率λeq的取值
在实施中,地面落雷密度γ[次/(雷暴日)]是衡量一个地区雷击严重程度的一个重要指标,因此本文将地面落雷密度作为雷击灾害影响程度的参考指标,将雷击影响程度分为4个等级:轻微、中等、偏高、严重,作为评价各地区雷击频繁程度的模糊分类标准,具体分级方式如表1所示。
等级 | 程度 | 地面落雷密度γ[次/(雷暴日)] |
1 | 轻微 | (0,1.05] |
2 | 中等 | (1.05,2.80] |
3 | 偏高 | (2.80,6.30] |
4 | 严重 | >6.30 |
表1雷击影响程度分类
电网在不考虑气候条件的情况下,输电线路的故障率通常由线路年平均故障率λ表示,但输电线路的故障率通常受雷击影响程度而变化。对于任一输电线路,不同雷击灾害影响等级下的线路故障率可由公式一求出。公式一中的Ai和Bi可由当地的气象统计资料获得,λ由电力部门可靠性数据收集获得。
对于任一输电线路,根据地理信息,建立描述其跨越地区、分段长度和相应雷电灾害等级指标的信息模型。定义矩阵L为任一输电线路的雷击灾害信息矩阵,lik为线路第k段所处的雷击灾害等级为i级的长度(i=1,…,4;k=1,…,n),例如长度为100km的某输电线路做相应处理后得到矩阵L
M为雷击灾害等效信息矩阵,矩阵元素mi表示线路跨越雷击等级为i的区域总长度,元素mi的求值方式参照公式二,基于公式二求得的矩阵M的示例为:
显然,M阵中的元素满足l为输电线路总长度。输电线路的等效雷击故障率λeq的求取方式根据公式三获得。
可选的,所述根据雷击数据构建变电站设备的可靠性模型,包括:
根据公式四确定变电站设备的故障率λ'的表达式
其中,n为变电站运行接线出线数,T为进线段年雷击次数,P为雷电流负极性概率,g为击杆率,λ'g为由反击产生的变电站设备故障率,Pα为绕击率,为由绕击产生的故障率;
基于雷电过电压的概率密度函数f0(U)和绝缘放电的概率分布函数PT(U)均服从正态分布的预设条件,确定如公式五所示的对于反击点距离为S的故障率λ'gs的表达式
其中,UW为统计耐受电压,U50为绝缘放电电压的数学期望,σ0和σd分别为雷电过电压和绝缘放电电压的标准偏差;
对公式五进行求解,得到如公式六所示的表达式
其中,m为变电站主要设备台数,n为反击雷击点距离段数,Pmn为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的雷击率,为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的故障率。
根据λ'g求得变电站设备的等效故障率λ'eq。
在实施中,同输电线路跨越区域大的特点相比,变电站所处的范围较小,但雷害事故要严重的多,易造成大面积停电。变电站中出现的雷电过电压主要有两个来源:一是雷电直击变电站,二是沿输电线路入侵的雷电过电压波。通常雷直击变电站的几率很小,沿线侵入变电站的雷电过电压行波较常见。变电站的雷电波入侵主要有两种方式:绕击和反击。
本文根据概率论和数理统计方法,以及GB311.7中的相关规定,推导变电站设备的可靠性模型,变电站设备的故障率λ'如公式四所示,公式四中n为变电站运行接线出线数,T为进线段年雷击次数,P为雷电流负极性概率,g为击杆率,λ'g为由反击产生的变电站设备故障率,Pα为绕击率,为由绕击产生的故障率。
由于绕击产生的故障率较小可以忽略不计,可得λ'eq=nTPgλ'g,公式九。
对沿全线架设避雷线的输电线路,通常把变电站附近2km长的一段线路称为进线段,离变电站2km以内发生的雷电反击称为近区反击。对变电站进线段的保护目的在于限制流经避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度,故在计算中,应将变电站设备和进线段结合起来。设定雷电过电压的概率密度函数f0(U)和绝缘放电的概率分布函数PT(U)均服从正态分布,则对于反击点距离为S的故障率λ'gs有:
式中,U0为雷电过电压的数学期望,UW为统计耐受电压,U50为绝缘放电电压的数学期望,σ0和σd分别为雷电过电压和绝缘放电电压的标准偏差,σ* 0和σ* d分别为雷电过电压和绝缘放电电压的变异系数,x为中间变量,P(Id)为雷电流幅值超过临界雷击危险电流Id的概率。
其中两个参数的表达式为基于两个参数表达式对公式五进行简化,得到
以及
利用反击点距离为S的故障率λ'gs,求得如公式六所示的λ'g表达式
式中,m为变电站主要设备台数,n为反击雷击点距离段数,Pmn为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的雷击率,为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的故障率。代入公式九,利用λ'g可求得变电站设备的等效故障率λ'eq。
可选的,所述确定可靠性评估模型中的指标权重,包括:
设bi为节点的权重,bij表示连接节点i和j的边的权重,节点i的所有邻居节点表示为βi,ki表示节点i的度,Rij表示边ij的关联度;
对网络节点和边的权重进行归一化处理,得到处理后如公式七所示的处理后的节点权重为w(i)、边权重为w(ij)的表达式
在实施中,输电线路和变电站设备作为输电网重要组成元件,在输电网络中的重要性不同,从而对整个电网可靠性模型的影响也不同。本文利用复杂网络理论,计算输电线路和变电站设备在输电网中的权重,进而求得雷击灾害下电网的可靠性模型。
将电网中的变电站作为一个节点,输电线路作为连接节点与节点的边,则整个输电网络可以用二元组(N,E)表示,其中N={N1,N2,…,Nn},代表节点集合,E={e1,e2,…,em}代表边的集合,n和m分别表示电网中所包含的节点数和边数,网络的邻接矩阵A为
其中aij∈{0,1},i,j=1,2,…,n,表示节点i与节点j之间是否有边相连接,如果节点i与节点j有边相连接,则aij=1,否则为0。
定义节点的度是该节点拥有相邻节点的数目,连接两个节点的边的关联度为这两个节点度的乘积。本文提出了一种简单有效的网络节点重要性的度量方法,即根据节点邻居节点的度的大小,来确定节点的重要性,同时根据节点的重要性,确定连接节点的输电线路的重要性。
设bi为节点的权重,bij表示连接节点i和j的边的权重,节点i的所有邻居节点表示为βi,ki表示节点i的度,Rij表示边ij的关联度。当节点i与节点j在网络结构中具有相同的度,节点i的邻居节点多于节点j,则相应节点i的重要性也就高于节点j,故节点i的权重等于所有与节点i的相连的边的关联度之和,边ij的权重为节点i和j的权重之积,则有k=A×e、Rij=ki·kj、bij=bi·bj,其中,e=(1 1…1)T是n维列向量;k=(k1k2…kn)。
故节点i的权重取决于节点i所连接边的权重值的大小,而边的权重值的大小有两个影响因素:一是节点i的度ki;二是节点i的邻居节点的度。
分别对网络节点和边的权重进行归一化处理,处理后的节点权重为w(i),边权重为w(ij),则
即
可选的,所述基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率,包括:
整个电力系统输电网络用二元组(N,E)表示,令为电力系统中某条连接节点i与节点j的输电线路的故障率,Lij为该输电线路的长度;输电线路两端的变电站设备各自的总故障率分别为λti和λtj,
基于公式八确定雷击灾害下整个电力系统的综合故障率
在实施中,击灾害下的电力系统可靠性评估流程输电线路是电力系统的动脉,而变电站是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽,输电线路与变电站设备共同构成了电网的主体。在分析雷击灾害下的电力系统可靠性模型时,必须综合考虑输电线路和变电站设备各自的可靠性模型。
利用复杂网络理论的可靠性指标权重分配以及雷击灾害下输电线路和变电站设备各自的等效可靠性模型,进一步建立雷击灾害下电力系统的可靠性评估模型
整个电力系统输电网络用二元组(N,E)表示,令为电力系统中某条连接节点i与节点j的输电线路的故障率,Lij为该输电线路的长度;输电线路两端的变电站设备各自的总故障率分别为λti和λtj,则对于雷击灾害下整个电力系统的综合故障率为
根据前文给出的诸多步骤,本实施例给出的针对输电网可靠性评估流程图如图2所示。
S101、读入线路、设备元件所处地区各时间段雷击数据。
分别针对输电线路和变电站两种项目中具体的数量建立各自的可靠性模型。
S202、根据输电线路Li跨越地区雷击灾害指标数据建立输电线路Li雷击灾害信息矩阵L
S203、计算λij,μij
S204、根据j=j+1进行迭代运算。
S205、判定雷击灾害等级是否j>4,如果是,则进行步骤S206,否则执行步骤S203.
S206、根据i=i+1进行迭代运算。
S207、如果输电线路条数i识别结束则表明已建立输电线路可靠性模型,否则重复步骤S202。
S302、根据各变电站(n座)历年雷击统计数据计算雷电过电压和绝缘发电电压的标准偏差和变异系数。
S303、计算反击产生的变电站设备故障率λg'。
S304、计算变电站设备等效故障率λeq'。
S305、根据n=n+1进行迭代运算。
S306、如果变电站数量n识别结束则表明已建立输电线路可靠性模型,否则重复步骤S302。
S401、基于复杂网络理论的各指标权重计算。
S402、建立等效的雷击灾害下电力系统可靠性模型。
本发明提供了基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,包括获取输电线路以及变电站设备所处地区的雷击数据,构建输电网可靠模型;确定可靠性评估模型中的指标权重;基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率。通过分别构建输电线路可靠性模型和变电站设备的可靠性模型;提出了基于复杂网络理论的输电网各元件可靠性指标权重设置,最终建立了输电网在雷击灾害下的可靠性综合评估模型。由于在评估过程中借助了实际的雷击测量数据,同时借助灵敏度分析获取权重系数对于改善雷击灾害下输电网可靠性的影响,因此可以根据算例结果,对电力系统防雷设计提出符合实际的建议,能够较为准确的提升输电网在面对雷击过程可靠性的判定。
算例验证
本文选取某地区500kV输电网作为研究对象,进一步说明本文提出的雷击灾害下电力系统的可靠性评估模型的具体建立方法和步骤,并进一步检验降低输电网故障率的方法及其经济性。该典型电网含有1至12共12个节点、以及位于节点之间共12条输电线路,如图3所示,依据。
综合该地区500kV输电网历年雷击统计数据如表2所示;参照历史统计数据,该地区输电线路在不同雷击灾害影响等级下的故障率见表3;利用公式(2)可得出12回线路的故障率和修复率,如表4所示;根据GB311.7和GB311.1中相关标准及变电站历年统计数据,设定参数(如选取500kV变电站统计耐受电压UW均为1125kV,各变电站雷电过电压和绝缘放电电压的变异系数σ* 0和σ* d变化范围分别为0.05~0.15和0.4~0.6等)利用公式(8)-(10)及相关统计数据,可得该500kV电网的12座变电站设备相应故障率,如表5所示;通过第2节提出的复杂网络理论,根据输电网连接情况,利用节点、线路的权重计算方法对该500kV输电网进行计算,结果如表6所示
表2线路雷击灾害影响因素分割结果
表3区域线路雷击灾害影响等级计算参数
表4算例中线路的验证结果
表5算例中变电站的验证结果
表6 500kV输电网节点、边权重计算结果
利用公式八,可求得该地区500kV输电网的综合故障率为
当该输电网处于无雷击环境(均处于雷击影响等级为1级条件下)时,综合故障率为
对比计算结果,雷击灾害下的输电网综合故障率几乎是无雷击条件下的2.5倍,尤其是输电线路的故障率,增长了183%。
灵敏度分析
利用本文所提出的模型,根据灵敏度分析法,通过计算不同防雷措施对整个输电网故障率的影响程度大小,找到提高输电网雷击灾害下的可靠性的最优措施。
图4选取了变电站1、6、8、10随着各自故障率从λ下降到0.8λ的过程中,输电网整体等效故障率下降的百分率对比图。图5选取了输电线路L2-3、L3-6、L6-7、L9-10、,分析了各自故障率下降时对整个输电网的等效故障率影响,分别引入输电网等效故障率下降百分率对变电站和输电线路故障率下降系数的灵敏度,依据各自所对应的灵敏度绝对值按从小到大的顺序进行排序。分析结果,变电站和输电线路对输电网的故障率影响大小与其自身的权重系数有关,权重系数越大时,变电站和输电线路自身的故障率对整个输电网的故障率影响就越大。故在实际生产中,通过采取防雷措施,有效降低在整个输电网中权重系数高的元件的故障率,对于提高输电网的可靠性而言经济性最高。利用本文所得模型,可通过计算改建前后输电网综合故障率,为不同防雷设计建设方案提供参考依据,对输电网防雷设计具有指导意见。
对比某地区电力部门雷击故障率提供数据,通过理论数据分析,得出以下结论:一是在研究雷电过电压和绝缘放电电压概率分布和标准偏差时,直接引用IEEE推荐公式与实际雷电流幅值概率分布有较大误差,本文利用具体地区的雷电定位数据进行数据统计拟合后得到的参数进行计算所得结果与实际情况基本吻合;二是本文提出的将复杂网络理论中节点及边权重的计算方法纳入到输电网可靠性模型计算中,能简洁有效的评估输电网中变电站设备和输电线路的重要程度,并有效地为电网运行单位的电网防雷改造提供有效的指导意见。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述,不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例,并不用以限制本发明,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 (6)
1.基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,其特征在于,所述评估方法,包括:
基于监控信息获取输电线路以及变电站设备所处地区的雷击数据,构建输电网可靠模型;
确定可靠性评估模型中的指标权重;
基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率。
2.根据权利要求1所述的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,其特征在于,所述构建输电网可靠模型,包括:
根据雷击数据构建输电线路的可靠性模型;
根据雷击数据构建变电站设备的可靠性模型。
3.根据权利要求2所述的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,其特征在于,所述根据雷击数据构建输电线路的可靠性模型,包括:
根据公式一确定输电线路在不同雷击灾害影响等级下的线路故障率
λi=λAi/Bi,i=1,…,4公式一,
其中,Ai为雷击灾害等级为i时的故障占总故障次数的比例,Bi为雷击灾害等级i出现的概率,λ为线路年平均故障率;
定义输电线路的雷击灾害信息矩阵L,令矩阵L中的的元素lik根据公式二得到雷击灾害等效信息矩阵M中元素mi的取值
根据线路故障率λi以及元素mi的取值结合公式三确定输电线路等效雷击故障率λeq的取值
4.根据权利要求2所述的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,其特征在于,所述根据雷击数据构建变电站设备的可靠性模型,包括:
根据公式四确定变电站设备的故障率λ'的表达式
其中,n为变电站运行接线出线数,T为进线段年雷击次数,P为雷电流负极性概率,g为击杆率,λ'g为由反击产生的变电站设备故障率,Pα为绕击率,为由绕击产生的故障率;
基于雷电过电压的概率密度函数f0(U)和绝缘放电的概率分布函数PT(U)均服从正态分布的预设条件,确定如公式五所示的对于反击点距离为S的故障率λ'gs的表达式
其中,UW为统计耐受电压,U50为绝缘放电电压的数学期望,σ0和σd分别为雷电过电压和绝缘放电电压的标准偏差;
对公式五进行求解,得到如公式六所示的表达式
其中,m为变电站主要设备台数,n为反击雷击点距离段数,Pmn为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的雷击率,为第m台变电站设备反击雷电点距离为第n段的故障率;
根据λ'g求得变电站设备的等效故障率λ'eq。
5.根据权利要求1所述的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,其特征在于,所述确定可靠性评估模型中的指标权重,包括:
设bi为节点的权重,bij表示连接节点i和j的边的权重,节点i的所有邻居节点表示为βi,ki表示节点i的度,Rij表示边ij的关联度;
对网络节点和边的权重进行归一化处理,得到处理后如公式七所示的处理后的节点权重为w(i)、边权重为w(ij)的表达式
6.根据权利要求1所述的基于监控信息的输电网雷击灾害可靠性评估方法,其特征在于,所述基于获取到的指标权重确定输电网在雷击状态下的故障率,包括:
整个电力系统输电网络用二元组表示,令为电力系统中某条连接节点i与节点j的输电线路的故障率,Lij为该输电线路的长度;输电线路两端的变电站设备各自的总故障率分别为λti和λtj;
基于公式八确定雷击灾害下整个电力系统的综合故障率
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110957665A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-04-03 | 许继集团有限公司 | 一种变电站受损实况显示方法及装置 |
CN113609637A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-05 | 国网浙江杭州市余杭区供电有限公司 | 一种考虑故障连锁的多灾害配电网弹性评估方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102854415A (zh) * | 2012-08-06 | 2013-01-02 | 广东电网公司东莞供电局 | 一种区域电网线路雷击闪络风险评估方法 |
CN103488815A (zh) * | 2013-08-26 | 2014-01-01 | 国家电网公司 | 一种输电线路雷电绕击风险评估方法 |
CN107704992A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-16 | 广州供电局有限公司 | 输电线路雷击风险评估的方法及装置 |
CN107784401A (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-09 | 广州供电局有限公司 | 基于电网稳定性的输电线路雷击风险评估方法 |
-
2018
- 2018-03-23 CN CN201810247029.8A patent/CN108629078A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102854415A (zh) * | 2012-08-06 | 2013-01-02 | 广东电网公司东莞供电局 | 一种区域电网线路雷击闪络风险评估方法 |
CN103488815A (zh) * | 2013-08-26 | 2014-01-01 | 国家电网公司 | 一种输电线路雷电绕击风险评估方法 |
CN107784401A (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-09 | 广州供电局有限公司 | 基于电网稳定性的输电线路雷击风险评估方法 |
CN107704992A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-16 | 广州供电局有限公司 | 输电线路雷击风险评估的方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
陈嘉宁: "基于复杂网络理论的输电网雷击灾害下可靠性综合评估模型研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110957665A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-04-03 | 许继集团有限公司 | 一种变电站受损实况显示方法及装置 |
CN113609637A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-05 | 国网浙江杭州市余杭区供电有限公司 | 一种考虑故障连锁的多灾害配电网弹性评估方法 |
CN113609637B (zh) * | 2021-06-24 | 2023-10-27 | 国网浙江杭州市余杭区供电有限公司 | 一种考虑故障连锁的多灾害配电网弹性评估方法 |
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