CN113077145B - 跨高铁输电线路多维度气象环境振颤脱落风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电网防灾减灾技术领域，具体地指一种跨高铁输电线路多维度气象环境振颤脱落风险评估方法，包括S1、振颤脱落响应量的基本随机变量；S2、振颤脱落风险评估重要性测度指标体系；S3、确定一般评估标准，解析基本变量重要性测度指标；S4、计算具体基本随机变量重要性测度指标；S5、评估振颤工况、多维度气象环境、有无高铁等多因素随机变量对跨高铁输电线路电场和流场扰动的影响程度；S6、重要性测度指标修正更新；S7、具体跨高铁输电线路实时振颤脱落风险评估。本发明在跨高铁输电线路振颤脱落风险评估中，引入了多维度气象环境变量因子，结合重要性测度分析方法对风险体系中各指标的重要性测度进行实时更新，得到的评估结果更贴合实际。
Description
技术领域
本发明属于电网防灾减灾技术领域，具体地指一种跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法。
背景技术
近年来，在国务院批准《中长期铁路网规划》发展纲领的政策大力支持下，我国高铁发展速度迅猛，与此同时，电网中架空输电线路与高速铁路交叉的情况大幅提升。高铁通过架空输电线路邻近区域，将直接威胁着输电线路及电力系统运行的安全性。长期运行经验表明,跨高铁输电线路的振颤现象是导致输电线路磨损断线、倒塔等事故的主要原因之一。据近三年来新疆地区跨高铁输电线路故障率不完全统计对比，跨高铁输电线路发生断线、倒塔事故概率是一般架空输电线路的3倍以上。经检测，疲劳磨损现象在跨高铁输电线路及金具表面的严重程度要远大于一般架空输电线路，而引起这种疲劳磨损现象发生的重要因素之一就是高铁跨越线路时引起的风颤现象。风颤现象的频繁作用下，输电线路出现疲劳损伤积累、舞动，进一步还可能发生掉线、闪络事故，严重影响电网的正常运行，造成重大的经济损失。
为减少、甚至避免跨高铁输电线路发生振颤脱落事故，建立有效的跨高铁输电线路振颤脱落风险评估体系极其必要。目前，发生振颤脱落的研究基本是围绕架空输电线路风振机理开展，用能量平衡和动力学手段进行分析风振特性，或是以改善列车流场受到的影响为研究出发点，只关注电力机车的动力和车速提高，还没有针对类似跨高铁输电线路受机车穿越影响发生随机、非线性振颤现象的理论，传统评估方法也只考虑了流场扰动因素，针对电场扰动及与振颤特性关系的研究也十分缺乏，大多忽略了风、气压、沙尘、雨等外界气象因素对振颤现象的影响，同时，传统指标评估体系方法采用单一静态方差或矩独立方法评估指标，往往会出现指标单一、指标正负抵消的模型缺陷问题，同时这与动态变化的、多影响因子决定的振颤脱落事故风险是严重不相符的，评估结果不能完全反映各种环境工况下对跨高铁输电线路运行状况的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种从分析影响多维度气象环境下跨高铁输电线路振颤脱落响应量的基本随机变量出发，建立风险评估体系，采用基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法，所述方法包括以下步骤：
S1、确定振颤脱落响应量的基本随机变量，包括：振动状况、多维度气象环境、高铁通过线路的工况以及线路运行工况。
S2、建立跨高铁输电线路多维度气象环境振颤脱落风险评估重要性测度指标体系，进行风险评分标准划分，两者相比，很重要记4分，不重要记0分，较重要记3分，较不重要记1分，同等重要各记2分。
S3、从事故算例确定基本随机变量重要性测度指标一般评估标准，解析基本变量各项重要性测度指标。
S4、计算具体跨高铁输电线路基本随机变量重要性测度指标。
S5、评估振颤频率、振颤幅度、风、气压、沙尘、雨、温湿度、有无高铁通过等多种环境因素随机变量对跨高铁输电线路电场和流场扰动的影响程度。
S6、基本随机变量重要性测度指标修正更新。
S7、根据重要性测度指标评估具体跨高铁输电线路实时振颤脱落风险。
本发明的有益效果是：采用基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法，相对于传统方法，充分考虑了风、气压、沙尘、雨等外界气象因素对跨高铁输电线路振颤脱落的影响，同时通过振颤脱落事故发展过程中的现场统计数据实时更新评估因子的重要性测度指标，可以更合理地反映各评估指标对跨高铁输电线路运行影响程度的变化，更加合理地评判跨高铁输电线路在多维度气象环境中振颤脱落的风险情况。本发明可以有效指导跨高铁输电线路差异化设计和运行维护。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明建立的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估指标体系。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明做各种修改或改动，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
如图1所示，本发明基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法的步骤如下：
1.振颤脱落响应量的基本随机变量，从跨高铁输电线路的振动幅度、振动频率，所处的微气象环境，高铁通过输电线路时的运行状况以及线路运行参数四个大的方向共计十二个小的方面进行基本随机变量建立。
2.分别从振动状况、微气象环境、高铁通行状况、线路状况四个方面，建立如图1跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估指标体系，进行风险评分标准划分。
3.根据事故案例及统计数据给出风险评分标准，计算风险评估指标体系测度指标
完成指标排序，获取首次重要性测度评分，得到各类综合测度指标基准；
4.计算具体跨高铁输电线路标准权重，不同的跨高铁输电线路因区域、荷载、环境因素等不同而具有不同的特征，用基础测度指标基准来评估某一条跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险等级显然是不符合实际情况的，因而需要采用具体跨高铁输电线路标准权重来反映具体线路的特征。实施步骤为:以步骤3统计分析计算得到的综合测度指标基准为基础，以图2跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估指标体系为标准，从基于方差、期望以及可靠度的不同角度定量分析不确定基本输入变量x(i)的重要性测度
并分别完成排序和分值计算，以确定最终基本随机变量X＝{x(1),x(2),……,x(n)}对输出响应量y的风险，即振颤脱落风险情况。
5.判断振颤频率、振颤幅度、风、气压、沙尘、雨、有无高铁通过等多种环境因素对跨高铁输电线路电场和流场扰动的影响，对220kV以上输电线路影响因子为1，对220kV、110kV输电线路影响因子为1.3，对66kV及以下电压等级输电线路影响因子为1.5。
6.在跨高铁输电线路运行过程中，各项评估不确定性随机变量的重要性测度指标以具体跨高铁输电线路标准测度为基础进行实时动态变化。本发明采用基于方差、期望和可靠度的综合基本随机变量重要性测度指标法更新具体跨高铁输电线路标准重要性测度指标，重要性测度指标为:1)
7.从基于方差、期望以及可靠度的不同角度定量分析不确定基本输入变量x(i)的重要性测度并分别完成排序和分值计算，以确定最终基本随机变量X＝{x(1),x(2),……,x(n)}对输出响应量y的风险，即最后评估得到具体跨高铁输电线路实时振颤脱落风险情况。
如图2所示，本发明建立的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估指标体系如下：
评估指标体系按层次结构划分为三层。
1、第一层为基础指标层，包含振动状况、微气象环境、高铁通行状况、线路状况四个方面，它是振颤脱落响应量的基本随机变量，是整体评估指标体系的度量基础。
2、第二层为影响因子变量层，包含12个要素：振动幅度、振动频率、风速、风压、温湿度、风向、雨量、沙尘、有高铁通过、无高铁通过、电压等级、线路距高铁最小间距等，它是基本随机变量下不同变量组指导评估的具体影响因子元素，具有测量指标特性，涵盖了影响振颤脱落风险评级的主要因子。
3、第三层为指标测度标准层，包含评估体系中剩余阶层要素，反映的是测试指标变化的具体实施和决策评价规律。
本说明书中未详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法,其特征在于,所述评估方法包括以下步骤：
S1、确定振颤脱落响应量的基本随机变量，所述基本随机变量包括：振动状况、多维度气象环境、高铁通过线路的工况以及线路运行工况；
S2、建立跨高铁输电线路多维度气象环境振颤脱落风险评估重要性测度指标体系，进行风险评分标准划分；
S3、从事故算例确定基本随机变量重要性测度指标一般评估标准，解析基本变量各项重要性测度指标；
S4、计算具体跨高铁输电线路基本随机变量重要性测度指标；
S5、评估基本随机变量振颤频率、振颤幅度、风、气压、沙尘、雨、温湿度、有无高铁通过对跨高铁输电线路电场和流场扰动的影响程度；
S6、基本随机变量重要性测度指标修正更新；
所述基本随机变量重要性测度指标修正更新，采用基于方差、期望和可靠度的综合基本随机变量重要性测度指标法更新具体跨高铁输电线路标准重要性测度指标，重要性测度指标为:
式中，
分别为基本随机变量x(i)基于方差、期望以及可靠度的第j次更新的重要性测度指标，Dj(y)和Dj(y|x(i))分别为输出响应量y的无条件方差和在不确定基本输入变量x(i)作用下y的条件方差的第j次更新的测度指标，Ej(y)和Ej(y|x(i))分别为输出响应量y的无条件期望 和在不确定基本输入变量x(i)作用下y的条件期望的第j次更新的测度指标，
反映了测度指标的可靠度，j为测度指标更新的次数；
S7、根据重要性测度指标评估具体跨高铁输电线路实时振颤脱落风险。
2.根据权利要求1所述的一种基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法,其特征在于,所述步骤S2中,建立跨高铁输电线路多维度气象环境振颤脱落风险评估重要性测度指标体系，所述测度指标体系包括风向、风速、风压、沙尘、雨量以及温湿度气象环境参数，振颤频率、振颤幅度振颤参数，高铁通过时运行工况参数，线路运行参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法，其特征在于,所述步骤S5中,评估基本随机变量振颤频率、振颤幅度、风、气压、沙尘、雨、温湿度、有无高铁通过对跨高铁输电线路电场和流场扰动的影响程度时，区分跨高铁输电线路不同电压等级。
4.根据权利要求1所述一种基于测度指标的跨高铁输电线路多维度气象环境下振颤脱落风险评估方法，其特征在于,所述步骤S7中,根据重要性测度指标评估具体跨高铁输电线路实时振颤脱落风险，从基于方差、期望以及可靠度的不同角度定量分析不确定基本输入变量x(i)的重要性测度并分别完成排序和分值计算，以确定最终基本随机变量X＝{x(1),x(2),……,x(n)}对输出响应量y的风险，即振颤脱落风险情况。
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