[發明專利]基于荷載可靠性的配電線路桿塔檔距規劃方法

有效

• 申請號: 201410438223.6
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104201628B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 胡博;謝開貴;蘭穎;余娟;任洲洋;李炎林;馬英浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02G7/00
• 分類號: H02G7/00;G06F19/00
• 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

本發明屬于電力系統規劃技術領域，具體涉及配電線路桿塔檔距規劃方法。

背景技術

配電網位于電力系統末端，用戶的利益與配網運行密切相關。然而由于主網抗風設計標準往往高于配網設計標準，臺風或強臺風天氣下沿海配電線路倒桿、斷桿故障層出不窮，造成“主網堅強，配網送電困難”現象。多次風災造成的停電事故表明，配電網對臺風等災害性天氣抵御能力較差。

2008年，國務院文件《關于加強電力系統抗災能力建設的若干意見》要求合理調整電網設計標準。目前我國線路規劃中通常僅側重線路設計標準的量化、統一提高設計標準，由于配電網覆蓋面積廣、涉及用戶種類多，提高設計標準意味著投資成本大大增加，既不經濟也無必要。隨著國內外對電力系統抗災能力越來越重視，配電線路規劃中如何考慮風災等自然災害的影響、如何統籌經濟性與可靠性、如何提高抗災投資效率是目前亟待解決的問題。

目前關于線路抗災設計方面的研究還較為少見，大部分僅針對抗災型電力系統框架結構進行了研究。期刊《電力系統自動化》2010年第34卷第3期“抗災型電網規劃模式與模型”一文中將抗災能力指標并入配電網規劃綜合評估指標目標函數中，針對各地區對各項指標要求不同的特點，提出了一種記及配電網抗災能力的規劃方案綜合評估方法；期刊《電網技術》2009年第33卷第3期“抗災型電力系統的規劃”一文基于傳統電力系統規劃模型提出了考慮自然災害場景約束的電力系統規劃模式，并對電網規劃規程提出了優化建議。期刊《現代電力》2012年第29卷第4期“茂名市配電網抗災規劃研究”一文根據廣東省電力公司文件《提高新建和改造配電線路抵御臺風能力技術措施》，結合沿海地區風災等級劃分提出了一套防風抗災型中壓配電規劃方案。

上述研究成果對電力系統進行規劃時，未涉及到線路元件的選取、線路檔距的確定等具體線路規劃方案，無法將現有研究成果很好的運用到工程實踐中。臺風天氣下架空配電線路倒桿、斷桿的主要原因是臺風風荷載造成的桿根彎矩過大，超過混凝土電桿自身的強度，屬于結構可靠性的范疇。

發明內容

沿海架空配電線路受影響嚴重，加強配電系統的抗風災能力是目前急需解決的重大問題。本發明考慮臺風最大風速的隨機性及臺風登陸頻率，基于臺風最大風速極值I型分布建立了架空配電線路荷載可靠度計算模型，以配電系統全壽命周期成本為目標函數，電桿型號、檔距長度為決策變量，提出了一種架空配電線路桿塔及檔距規劃方法。實現本發明目的采用的技術方案是：

一種基于荷載可靠性的配電線路桿塔檔距規劃方法，其特征在于：依據荷載可靠性原理，采用Monte?Carlo法計算電桿荷載不可靠度；依據架空配電線路電桿的串并聯方式，計算受臺風影響的線路平均故障率；以配電系統全壽命周期成本為目標函數，建立基于荷載可靠性的配電線路桿塔檔距規劃模型。具體方法步驟如下：

步驟1：電桿荷載不可靠度計算

荷載可靠性原理說明，架空配電線路的結構可靠性主要由線路的混凝土直線桿決定。采用功能函數計算電桿在該外部荷載作用下的荷載可靠度，電桿狀態可采用下式表示：

Z＝g(X)＝g(X₁,X₂,X₃,…X_n)????(1)

其中，X＝(X₁,X₂,X₃,…,X_n)^T是描述電桿狀態的n個基本變量，X_i(i＝1,2,3,…n)為線路的力學參數、所承受的作用等。

功能函數中描述電桿狀態的基本變量可分為兩類，即強度變量與荷載效應變量。功能函數可表示為：

Z＝R-S????(2)

其中，R為電桿的強度，S在本文中為風荷載引起的荷載效應，即電桿桿身彎矩，通常為服從一定分布的隨機變量。當Z>0時，電桿即處于可靠狀態。

1.1計算電桿抗彎強度

由于電桿倒桿、斷桿的主要原因是桿身彎矩超過其所能承受的強度，因此本發明中電桿強度與荷載效應分別為電桿抗彎強度與風荷載造成的桿身彎矩。

抗彎強度符合正態分布，混凝土電桿抗彎強度Mp的概率密度函數為：