[發明專利]山地賦存環境中500kV高壓輸電線路的健康評估方法

有效

• 申請號: 201410414808.4
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104268791B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 熊衛紅;涂長庚;李振柱;劉先珊;許明;肖正直;張林
• 申請（專利權）人: 國家電網公司華中分部;重慶大學;國網重慶市電力公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明涉及一種山地賦存環境中500kV高壓輸電線路的健康評估方法，尤其是對地形起伏較大且地質環境復雜的高壓輸電線路在不同荷載組合下的運行狀態判斷、力學響應及可靠性分析及健康狀態評估方法。

背景技術

發展高壓、超高壓輸電已成為各國電力供應的主要發展模式。為滿足經濟發展對能源的需求，我國提出了“西電東輸”、“北電南送”的電力發展戰略，而線路走廊所經之處常常具有自然條件及賦存環境復雜的特點。因此，極端自然災害和復雜賦存環境下的輸電線路安全是電網穩定運行的重要保證。近年來氣候異常導致自然災害及地質災害頻發，極易引起電網大面積停電風險。如作為西電東送的要道的500kV張恩雙回線，跨越重慶及湖北兩省，高壓輸電線路密集，線路走廊所經之處高山峻嶺蜿蜒綿長，氣候變化多端：渝東南暴雨多發生在7月～9月，暴雨強度絕大多數區縣超過150mm，客觀上提供了泥石流暴發的激發條件，形成破壞性的泥石流或滑坡，造成了多處塔基和桿塔破壞；鄂西南咸豐、恩施等山地，6月～8月降雨量為1300mm～2000mm，因暴雨導致的泥石流、滑坡災害在6月～8月較高，占全年統計總數的84％，7月份最多，占43％。因此，如此自然條件及地質環境為高壓輸電線路的安全運行提出了嚴峻考驗，進行輸電線路在線監測及可靠性評價是解決該問題的重要思路，對評價輸電線路的健康狀態并進行線路安全預警具有重要的指導意義。

作為川渝電網與華中主網聯絡南通道的500kV張恩雙回線始于重慶市彭水縣的500kV張家壩站(張家壩村)，止于湖北省恩施州宣恩縣的500kV恩施變電站(曉關鎮)，線路總體走向由西向東，全長150.646公里(大部分同桿并架)。其線路走廊所涉及的地形以高山大嶺和山地為主，其中丘陵占17％，山地占45％，高山大嶺占38％，該地區巖層主要為泥巖、頁巖、泥灰巖和灰巖等，且該地區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，強降雨極易誘發泥石流或滑坡等地質災害，且在山地風的共同作用下，塔基及輸電線路的安全均受到了嚴重威脅。因此，分析500kV張恩線全線的自然條件及賦存環境，建立各基桿塔的承載力模型、穩定性分析模型及健康評價模型，有助于了解各基輸電桿塔的運行狀態、力學響應、可靠性及健康狀態。鑒于500kV張恩線跨越渝鄂兩省，線路走廊復雜，進行細致的地勘調研及力學分析是準確評價輸電塔可靠性和線路安全運行的基礎，是高壓輸電線路健康評價模型建立的重要依據。因此，開展復雜山地賦存環境中輸電塔健康狀態評估的研究顯得尤為重要。

為了更清晰地反映山地環境中高壓輸電線路在組合荷載下的力學響應及可靠性，為了提高輸電線路塔線體系健康狀態評估精度并給出加固策略的準確方案，有必要發明一種有效的方法從理論上確定并描述影響輸電線路的控制因素，又能從技術上解決輸電線路的力學響應分析、可靠性評價及健康診斷問題。

發明內容

本發明的目的在于提供能簡單、直接、經濟和有效的山地環境中高壓輸電線路健康評估方法，該方法能分析不同山地環境中的500kV高壓輸電線路的穩定性、風振響應、力學響應及可靠性，實現不同地形條件下的風振系數計算，提高山地環境中高壓輸電線路力學響應及可靠度分析的計算效率及精度，確保輸電線路健康診斷及安全預警的準確性。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，1)測定高壓輸電塔所在位置的以下參數：

a)高壓輸電塔塔基賦存環境：非連續面(斷層、節理及裂隙)、地下水和巖體強度參數，

b)高壓輸電塔下方基巖力學參數，

c)高壓輸電塔下方基巖質量分類，

d)高壓輸電塔基礎類型，

e)高壓輸電塔基礎尺寸，

f)高壓輸電塔所處位置地下水位，

g)高壓輸電塔所處位置地形起伏，

h)高壓輸電塔所處位置風速；

2)根據高壓輸電塔塔基賦存環境、高壓輸電塔下方基巖力學參數和高壓輸電塔下方基巖質量分類，建立塔基巖體質量的分級評分體系

根據高壓輸電塔基礎類型、高壓輸電塔所處位置地下水位和高壓輸電塔下方基巖力學參數，建立塔基賦存環境的承載力分析體系；

3)根據所述高壓輸電塔所在位置的風速、風振響應及風振系數；得到所述高壓輸電塔所在位置的風荷載；

4)以精細化三維有限元模型模擬所述高壓輸電塔體系，以步驟2)確定的塔基地質隱患半定量模型和步驟3)確定的風荷載為主控因素，構建多因素協同控制的高壓輸電線路健康評價分析模型。