[發明專利]臺風天氣下配電線路荷載可靠度分析方法

有效

• 申請號: 201410438044.2
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104217253B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 胡博;謝開貴;蘭穎;尹蕾;王賀
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙)50216
• 代理人: 龍玉洪

技術領域

本發明涉及到電力系統可靠性分析技術，具體地說，是一種臺風天氣下配電線路荷載可靠度分析方法。

背景技術

近年，全球各類極端氣象災害天氣時有發生，對電力系統及國民經濟帶來巨大的經濟損失，如2004年強臺風“云娜”登陸浙江電網，造成110kV及以上輸電線路發生多起跳閘，中壓配電線路大面積停運，配網電力設施損壞嚴重，暴露出配電系統抵御風災能力不足的問題。極端氣象條件下輸配電系統的可靠性評估與災害預警也日益得到電網公司的重視。

統計表明，臺風天氣下配電線路停運多因倒桿斷線造成，其中97％以上的桿塔受損集中在混凝土直線桿，超出線路承受能力范圍的風荷載是造成大面積倒桿、斷線的主要原因。

臺風天氣下架空配電線路倒桿斷線的主要原因是風荷載過大，超過了電桿及導線所能承受的范圍，研究架空配電線路在臺風天氣下的荷載可靠性是分析線路倒桿斷線風險的基礎。目前國內外對極端氣象災害下配電線路的荷載可靠性研究還較為少見，研究成果大多集中在輸電線路上：2011年第31卷第7期《電機工程學報》中“架空線路冰風荷載風險建模及模糊預測”基于加拿大氣象觀測數據建立線路冰風荷載風險模型，分析了線路的不可靠度和故障率；2012年第36卷第四期《電網技術》中“冰風暴災害下輸電線路故障概率預測”采用極端學習機和copula函數，建立冰風荷載的聯合概率分布，并對輸電線路倒塔斷線風險進行了預測；2011年第26卷第1期《IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS》中的“A Methodology for Evaluation of Hurricane Impaction Composite Power System Reliability”基于歷史颶風天氣下送電線路故障數據，采用模糊推理系統分析了颶風天氣下輸配電線路的可靠度，但并未考慮風向對線路可靠度的影響。總體上而言，在現有的災害天氣下電力系統可靠性評估方法中還缺乏通過大風等氣象條件得到線路可靠性參數的計算模型，對臺風天氣下配電系統運行風險的研究還較為少見。架空配電線路大規模倒桿斷線是臺風天氣下配電設備受損的主要方面，也是線路故障的主要因素，因此有必要對臺風天氣下配電線路的倒桿斷線故障機理進行研究，建立架空配電線路可靠性分析方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種臺風天氣下配電線路荷載可靠度分析方法，該方法主要針對臺風天氣下配電線路倒桿斷線故障嚴重的問題，結合導線與電桿的強度隨機變量，通過荷載效應分析建立了導線與電桿的強度-荷載效應功能函數，通過積分變換建立架空配電線路荷載可靠度模型，從而實現臺風天氣下架空配電線路荷載可靠性分析。

實現上述目的的具體技術方案如下：

一種臺風天氣下配電線路荷載可靠度分析方法，其特征在于按照以下步驟進行：

步驟1：根據風場模型確定臺風登陸t'小時后風場內各點的風速和風向；

步驟2：計算導線與電桿在風荷載作用下的荷載效應，具體包括：

步驟2-1：計算導線單位長度上的綜合荷載

為水平方向上的荷載分量，P₂＝qg為垂直方向上的荷載分量，V表示風速，D為導線半徑，a為風壓不均勻系數；μ_sc為導線體型系數；μ_z為風壓高度變化系數；θ為風向與線路的夾角，q為導線單位長度的質量；g為重力加速度；

步驟2-2：根據導線狀態方程求導線弧垂最低點的張力T；

狀態方程為：

其中：P_m、T_m、t_m分別為已知氣象條件下的線荷載、弧垂最低點導線張力及溫度；P、T、t為待求氣象條件下的線荷載(N/m)、弧垂最低點導線張力及溫度；b為導線的溫度伸長系數；E為導線的彈性模數；l為檔距；A為導線截面面積；

步驟2-3：按照計算導線懸掛點切線方向綜合張力T_g，其中β為高差角；l_gv為導線懸掛點到弧垂最低點的距離；

步驟2-4：按照計算導線截面上的應力σ_g；

步驟2-5：按照計算電桿桿身的風荷載，其中C為體型系數；D₀、D_p分別為梢徑與桿根的桿徑；

步驟2-6：按照M_總＝M₁+M₂矢量合成計算得到電桿彎矩，其中：