[發明專利]評估山火引發輸電線路故障概率的方法

有效

• 申請號: 201310382753.9
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103472326A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 薛禹勝;吳勇軍
• 申請（專利權）人: 南京南瑞集團公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于電力系統及其自動化技術領域，更準確地說本發明涉及一種評估山火引發輸電線路故障概率的方法。

背景技術

由于我國能源與負荷中心的逆向分布，需要采用遠距離輸電線路把電能從發電中心輸送到負荷中心，長距離輸電線路會經過各種地貌環境。對于經過植被茂密的林區和山區的輸電線路，設備的安全可靠運行受自然環境和天氣變化影響，而高溫、人為或閃電起火等原因引起的山火就是威脅線路安全和運行的主要災害之一。首先，由于輸電線路走廊資源日趨緊張，線路走廊更多分布在崇山峻嶺，線路附近植被密度和高度明顯增加；其次，隨著傳統習俗（如清明節祭祖）的復興、農民燒荒以及各種極端天氣等干擾因素，導致線路山火跳閘事故急劇攀升；再次，智能電網對輸電線路的運行風險管理提出了新的要求。因此，有必要研究山火等外部災害對于輸電線路的影響，評估線路故障概率，加強輸電線路的氣象環境風險管理，為電網調度運行提供必要的技術支撐。

山火引發輸電線路故障的機理相當復雜，涉及到相當多的物理量，很多物理量（如空氣電導率、熱游離等）目前無法準確確定。因此，針對山火引發輸電線路故障概率的評估，無法計及所有因素來建立精確的數學解析表達式。

基于歷史數據的擬合方法，其擬合結果不僅有依賴于歷史數據量及其準確性，還取決于所采用的擬合模型。而目前難以獲取可靠、充裕的歷史數據，因此，該方法還無法應用于實際工程。

毛賢敏和徐文興在《林火蔓延速度計算方法的研究》（氣象與環境學報,1991,7(1):9-13.）給出了平地與山坡地形下火蔓延速度的計算公式；王海暉、朱霽平和姜偉等人在《森林地表火行為估算的數學模型》（火災科學,1994,3(1):33-41.）和郭平、孫剛和周道瑋等人在《草地火行為研究》（應用生態學報,2001,12(5):746-748.）建立了風速、地形與火蔓延速度、火強度的定量研究模型，用以評估山火下的火場形狀和火強度；宋嘉婧、郭創新和張金江等人在《山火條件下的輸電線路停運概率模型》（電網技術,2013,37(1):100-105.）根據山火下空氣密度、空氣濕度和煙霧濃度的變化，給出了山火條件下輸電線路擊穿概率公式。

近年來，自然災害發生的頻率逐步增高，嚴重威脅了電網的安全穩定，但目前還沒有滿足在線安全分析與預警要求的概率量化評估技術，因此急需進行相關技術的研究開發。

發明內容

本發明的目的是：為了克服上述現有技術的不足，提供一種能夠考慮各種相關因素，體現山火引發輸電線路故障機理，實現山火引發線路故障概率量化評估的方法。

具體地說，本發明是采用以下的技術方案來實現的，包括下列步驟：

1）在控制中心匯總實時的山火預報和實況信息、一般氣象預報和實況信息、實時的電網工況信息；

2）根據線路走廊地理特征和周邊環境特征將線路分段，將具有相同地理特征和周邊環境特征的線路劃為一段；

3）根據不同地形對山火蔓延的影響，評估山火蔓延速度、火焰區域溫度、山火煙濃度；

4）根據山火蔓延速度以及不同地形和風條件對山火燃燒的影響，評估山火燃燒帶形狀；

5）對于每段線路，根據每段線路中各桿塔所處位置的經緯度，結合山火燃燒帶形狀，評估每段線路中各桿塔距離山火燃燒帶的距離l；

若某桿塔距離山火燃燒帶的距離l小于預先設定的距離值時，確定該桿塔受到山火影響；

6）對于每段線路中受到山火影響的各桿塔，根據火焰區域溫度、山火煙濃度以及氣象信息，計算每段線路中受到山火影響的各桿塔導線對地之間空氣間隙的擊穿電壓，評估每段線路中受到山火影響的各桿塔導線對地之間空氣間隙擊穿概率，然后采用獨立事件的概率公式計算出整條線路受到山火影響時總的導線對地之間空氣間隙擊穿概率P_le；

7）對于每段線路中受到山火影響的各桿塔，根據火焰區域溫度、山火煙濃度以及氣象信息，計算每段線路中受到山火影響的各桿塔導線與導線之間空氣間隙的擊穿電壓，評估每段線路中受到山火影響的各桿塔導線與導線之間空氣間隙擊穿概率，然后采用獨立事件的概率公式計算出整條線路受到山火影響時總的導線與導線之間空氣間隙擊穿概率P_ll；

8）按以下公式計算整條線路總的故障概率P_l：

P_l＝1-(1-P_le)(1-P_ll)