特高压交流输电线路无线电干扰统计特征及预测评估方法

摘要

构建以特高压电网为骨架基础、以清洁能源消费为主导、全球互联的智能全球能源互联网，是解决目前全球性能源消费所面临的问题的根本手段。中国高度重视特高压技术发展，国内多个交直流特高压线路建设高速推进，为助力国家经济社会发展提供了强大支持。但是，特高压电网自身也存在一定的环境影响，主要为线路电晕产生的电磁环境问题，其中无线电干扰是主要电磁环境参数之一，也是线路设计需要重点考虑的因素。由于电晕放电的随机性和复杂性，天气因素条件将极大地影响特高压交流输电线路产生的无线电干扰水平。而目前国内外缺乏实际运行的特高压交流线路不同天气条件下无线电干扰特性及规律，给我国特高压交流线路的建设和环境影响评估带来一定阻碍。为此本文通过在我国运行的特高压交流单回输电线路、同塔双回输电线路附近建立三个长期观测站，各自进行了为期近1年的无线电干扰连续测量获得了几十万组数据，对不同天气状态下的长期统计数据分析了获得了其统计特征，并结合试验电晕笼获得的激发函数，给出了预测和评估实际特高交流单、双回线路无线电干扰的方法，可支撑后续特高压交流工程的建设。
　　首先，建立了三个无线电干扰长期观测站并搭建了基于互联网的远程控制测量系统及数据存储、查询系统。在充分考虑了测量场所开阔程度、与其他低压线路间距等严苛条件后，先采用路径图及卫星地图筛选后现场勘查，建立了针对特高压交流单回输电线路河南焦作、湖北钟祥长期观测站，以及针对特高压同塔双回输电线路的安徽巢湖观测站，为后续长期实测工作奠定了基础试验条件。基于互联网搭建了远程控制的气象参数和无线电干扰数据测量系统。采用了基于气象光学视程测量的天气现象测量装置，可精确界定多达14种天气现象，弥补了以往国内外研究中天气现象及气象参数界定不清的不足。采用客户端、中间层和服务端的三层架构模式搭建了海量气象与无线电干扰数据存储及查询系统，简化了对数据的读取和统计处理工作。
　　其次，提出了剔除好天气无线电干扰测量数据中离群值的检验方法。对同一组含离群值的样本，比较了正态假设条件下的Grubbs检验方法、Robust Z检验方法，以及非正态假设条件下的Walsh检验方法、基于有界β(g，h）分布方法对离群值的检验能力。结果显示Grubbs检验方法效果不理想，Robust Z检验方法虽然稳健性好但是判别尺度过严，而Walsh检验方法和基于有界β(g,h)分布方法检测尺度适中，其对原始样本的假设很少，且稳健可靠。从程序的难易程度来看，推荐Walsh方法用于好天气数据的离群值检验。
　　第三，对好天气条件下无线电干扰的特征进行了统计分析。采用描述性统计方法，获得了好天气条件下特高压交流单回输电线路及同塔双回线路全年度均值、标准差、分位数及偏度、峰度等统计指标，绘制了累积概率曲线。揭示了单回、双回路好天气均值季节波动性特点，总结了全年好天气均值最大月份和最小月份的差值，以及全年好天气数据分布形态的特点。采用简单相关分析方法和偏相关分析方法分析了好天气条件下无线电干扰与相对湿度、温度、风速的相关关系。
　　第四，对坏天气条件下无线电干扰的特征进行了统计分析。采用描述性统计方法，分析获得了特高压交流单回输电线路及同塔双回线路全年度大雨、中雨和小雨条件下的均值、标准差和分位数及偏度、峰度等统计指标。归纳了单、双回线路不同降雨程度之间的差值关系。通过累积概率曲线分析了雨天无线电干扰分布的基本形态。对各种雨量条件下的无线电干扰随降雨进程曲线的分析，揭示了降雨前后无线电干扰的变化特点。比较了雾、霾条件下无线电干扰全年整体分布与好天气下分布形态的异同。通过优化算法，提出了不同雨量条件下无线电干扰之间换算的具体表达式。
　　最后，为特高压交流实际工程的线路无线电干扰的预测和评估提出了建议。通过对6～12分裂LGJ630、LGJ720等16种导线组合进行了大雨条件下的无线电干扰电流实测与激发函数回归，得到了电晕笼内的大雨降雨量为10mm/h的激发函数，并通过与实测数据对比，证明了其可行性。结合好天气、坏天气统计特征及激发函数，提出了评估好天气、雾、霾等条件下无线电干扰均值所需最小样本量，为今后减少评估工作量提供了依据。同时给出了好天气、雾、霾、雨天、雪条件之间具有统计意义的差值，为预测特高压交流输电线路不同天气状况下的无线电干扰提供了依据。
　　综上所述，本文弥补了国内外缺乏实际运行的特高压交流输电线路无线电干扰长期统计数据的不足，对不同天气条件进行了较为精细的界定，并给出了对应天气条件下电晕无线电干扰的统计特征，为特高压交流单、双回输电线路无线电干扰的预测和评估提供了建议，具有一定的学术价值和工程应用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 高压交流输电线路的电晕及无线电干扰特性

1．2．1 输电线路电晕

1．2．2 输电线路无线电干扰

1．3 高压交流输电线路无线电干扰预测方法和统计特性

1．3．1 预测方法

1．3．2 统计特性

1．4 目前研究存在的问题

1．5 本文主要研究内容

第2章 特高压交流输电线路试验电晕笼与长期观测站

2．1 引言

2．2 电晕笼测量无线电干扰的原理及构造

2．2．1 激发函数基本原理

2．2．2 电晕笼无线电干扰测试系统

2．2．3 电晕笼测量无线电干扰的方法

2．3 无线电干扰长期观测站

2．3．1 选址考虑

2．3．2 测量系统

2．3．3 数据存储及查询系统

2．4 本章小结

第3章 无线电干扰实测结果的离群值处理

3．1 引言

3．2 假设正态条件下的离群值处理

3．2．1 Grubbs检验法

3．2．2 Robust Z检验法

3．3 假设非正态条件下的离群值处理

3．3．1 Walsh检验法

3．3．2 有界β(g，h)分布法

3．4 大样本条件下离群值处理方法的比较

3．5 本章小结

第4章 特高压交流输电线路好天气无线电干扰统计特征

4．1 引言

4．2 数据正态性检验

4．3 长期观测站好天气统计结果．

4．3．1 分月度统计结果分析

4．3．2 全年数据统计结果分析

4．4 好天气无线电干扰与气象参数的关系

4．4．1 参数及分析方法

4．4．2 与相对湿度的相关关系

4．4．3 与温度的相关关系

4．4．4 与风速的相关关系

4．4．5 与空气密度的相关关系

4．5 本章小结

第5章 特高压交流输电线路坏天气无线电干扰统计特征

5．1 引言

5．2 长期观测站雨天无线电干扰统计结果

5．2．1 河南焦作站统计结果

5．2．2 湖北钟祥站统计结果

5．2．3 安徽巢湖站统计结果

5．3 坏天气无线电干扰统计特征

5．3．1 雾条件下无线电干扰统计特征

5．3．2 霾条件下无线电干扰统计特征

5．3．3 降雨条件下无线电干扰统计特征

5．3．4 降雪条件下无线电干扰统计特征

5．4 本章小结

第6章 特高压交流输电线路无线电干扰预测和评估

6．1 引言

6．2 大雨条件下无线电干扰的预测方法

6．2．1 电晕笼获得激发函数的原理

6．2．2 数据实测与回归

6．2．3 激发函数的可行性讨论

6．3 不同天气条件下的无线电干扰的预测和评估

6．3．1 好天气条件下无线电干扰的预测和评估

6．3．2 坏天气下无线电干扰的预测和评估

6．4 本章小结

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介