恶劣灾害下的架空输电线路时变停运模型

摘要

随着生活生产中的电力需求不断扩大，电力系统的安全稳定运行成为了一项越来越重要的课题。电力系统是由一个个电力设备组合而成，所以对电网安全稳定运行要求的提高，也必然意味着对电力设备可靠性的更多关注。开展电力设备可靠性的研究，能为整个电网的风险研究打下基础，有效提高电力系统的资产管理水平，是保证电力系统安全稳定运行的关键因素之一。
　　 而架空输电线路是电力系统中最为庞大的组成设备，其地域跨度大，暴露在各种外部自然环境之下，承担着连接电网，输送电能的重要作用，这些特点使其成为电力系统可靠性研究中不可忽视的重要设备之一。而架空输电线路架设在空中，经常经过气候极端、环境恶劣的区域，使其成为受大风、山火、雷电、覆冰等灾害影响最为严重的设备。因此，迫切需要量化恶劣灾害对架空输电线路停运概率的影响，建立相应的电网安全水平技术。本文选取了山火、大风两种常见，且对架空输电线路停运概率模型造成较大影响的恶劣灾害，分别建模量化其对设备停运概率的影响。
　　 由于输电走廊经常经过山区、农区等山火易发地带，山火已对输电线路可靠性产生重要影响，而目前量化山火对线路可靠性影响的研究较少。为此，以山火地表火行为数理模型为基础，将模型得出的山火状况作为输入量，引入输电线路可靠性计算中。基于山火导致输电线路空气间隙被击穿的原因，建立了相应的停运概率模型，预测相地放电与相间放电2种情况的停运概率。算例中计算了某山火发生后将影响到线路运行的时间，并给出了典型的输电线路在不同山火状态下的停运概率，结果表明模型能够正确反映山火对输电线路可靠性的影响。
　　 当大风灾害天气发生时，架空输电线路本身会承受巨大风压，最终因风力超过其机械强度而引发故障。而且在风的长期作用，输电线路容易发生结构疲劳与老化，并且产生累计效应，使得服役年限长的线路更容易受大风影响，导致停运故障。本文提出了大风灾害下的架空输电线路时交停运模型，根据风参数的实时变化，结合线路的风荷载设计水平，动态分析输电线路的实时停运概率。同时，除了考虑短期大风作用影响外，还引入疲劳折损系数，以科学反映由于长期服役并暴露在外界恶劣环境之中，引发的线路承受灾害能力的折损现象，综合分析架空输电线路大风灾害下的可靠性水平。
　　 在上述理论研究的基础上，编写了电网风险调度系统，主要进行了输电线路灾害风险辨识模块的开发，将理论研究与实际运用相结合。

目录

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致谢

摘要

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附表清单

第1章 绪论

1．1 课题意义

1．2 山火对架空输电线路可靠性影响的研究现状

1．2．1 山火数理模型的研究

1．2．2 架空输电线路在山火条件下的闪络机制研究

1．3 大风对架空输电线路可靠性影响的研究现状

1．3．1 统计学方法

1．3．2 人工智能方法

1．4 研究中所遇到的问题及研究方向

1．5 本文的研究内容与章节安排

第2章 山火条件下的架空输电线路停运概率模型

2．1 概述

2．2 山火数学模型

2．3 山火条件下空气间隙击穿概率

2．3．1 山火条件下击穿电压的校正

2．3．2 考虑山火的空气间隙击穿概率分布

2．4 预测山火条件下线路停运概率

2．5 算例分析

2．5．1 预测山火蔓延影响到线路运行的时间

2．5．2 山火条件下的线路2种故障概率

2．6 结论

第3章 大风条件下的架空输电线路停运概率模型

3．1 概述

3．2 线路风荷载分布参数预测

3．2．1 线路风荷载概念

3．2．2 预测线路风荷载概率分布

3．3 线路风荷载停运概率建模

3．4 考虑疲劳折损的线路风荷载停运概率预测

3．4．1 疲劳折损模型

3．4．2 考虑疲劳折损的线路风荷载停运概率预测

3．5 算例分析

3．6 结论

第4章 电网风险调度系统输电线路灾害风险辨识模块开发

4．1 概述

4．2 电网风险调度(RDS 2012)系统构架与功能

4．2．1 系统架构

4．2．2 系统功能介绍

4．3 灾害风险辨识模块开发与界面设计和展示

4．3．1 山火灾害风险辨识模块框架与流程

4．3．2 模块开发说明

4．3．3 界面设计和展示

4．4 小结

第5章 总结与展望

参考文献

作者简历