計及氣象因素的輸電線路故障概率的實時評估模型

王曉雷

（武漢大學(xué)信息管理學(xué)院 湖北省武漢市 430072 國網(wǎng)十堰供電公司檢修分公司 湖北省武漢市 430072）

計及氣象因素的輸電線路故障概率的實時評估模型

王曉雷

（武漢大學(xué)信息管理學(xué)院 湖北省武漢市 430072 國網(wǎng)十堰供電公司檢修分公司 湖北省武漢市 430072）

進行電力系統(tǒng)的實時可靠性計算和在線風險評估的方式之一就是對輸電線路的實時故障概率的計算，實時故障概率的計算則需要根據(jù)輸電線路相關(guān)部件的監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立輸電線路故障概率的實時評估模型，惡劣的天氣是影響輸電線路故障的重要因素，本文主要分析了氣象所致輸電線路故障的時間特征分布和計及氣象因素的輸電線路故障概率的實時評估模型，為電力的良好運行提供基礎(chǔ)。

氣象因素；輸電線路；故障；概率；評估模型

隨著社會的發(fā)展，電網(wǎng)鋪設(shè)規(guī)模的增大，其運行的安全性成為人們重點關(guān)注的問題。在進行電網(wǎng)鋪設(shè)時，大部分的輸電線等輸變電設(shè)備都是露天裝設(shè)的，受外部環(huán)境的影響巨大，可以說，外部氣象環(huán)境關(guān)系著電力運行的安全性和穩(wěn)定性，在進行電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度運行、設(shè)備維修時，必須要認識輸電線路的故障特性，以此來提高電網(wǎng)運行的可靠性。

1 氣象對輸電線路故障的影響

1.1 氣象對輸電線路故障的影響程度

根據(jù)我國輸電線路故障原因分析，可以看出我國架空線路非計劃停運的主要原因就是受到自然災(zāi)害和氣候因素的影響，甚至于在220～250kV輸電線路非計劃停運的總次數(shù)中，氣象因素和自然災(zāi)害導(dǎo)致的非計劃停運占據(jù)84.36％，由此可知，氣象對輸電線路故障的影響程度是非常大的[1]。

1.2 氣象對輸電線路故障的影響方式

方式一：氣象災(zāi)害對線路的沖擊作用，臺風、雷擊、山火等對輸電線的物理強度和電氣絕緣的破壞作用，導(dǎo)致輸電線故障，從而停運[2]。

方式二：氣象條件長年累月的累積作用，如光照、溫度的累積和不可逆的過程造成導(dǎo)線抗拉強度損失，導(dǎo)線逐漸老化失效。

2 氣象所致輸電線故障時間特征分析

鑒于氣象對輸電線故障的影響，為了更加客觀的反映電網(wǎng)可靠性隨氣象條件變化的程度，國內(nèi)外許多專家學(xué)者針對氣象條件對輸電網(wǎng)的可靠性造成的影響進行了研究，主要的方法是通過將氣候狀態(tài)分為兩態(tài)、三態(tài)甚至多態(tài)方式進行分態(tài)考慮氣象因素，通過對某一具體的氣象條件所造成的故障進行估算或者是根據(jù)氣象預(yù)報進行預(yù)測，進行電力系統(tǒng)風險評估[3]。

一年分四季，四季天氣各有不同，這也就意味著氣象對輸電線路的影響是多種氣象因素共同作用的結(jié)果，如果只是根據(jù)少量狀態(tài)和個別因素進行輸電線路的風險評估是不準確的，不能準確的反映一年四季線路風險水平的變化。

2.1 南部地區(qū)

由于南部沿海地區(qū)具有明顯的夏長冬短的氣候特征，夏季中的臺風、暴雨、雷電是對輸電線路的主要影響因素，南部沿海地區(qū)冬季較短無冰雪，對線路影響不大，故障分布呈平緩單峰狀態(tài)。

2.2 南部外地區(qū)

我國長江、黃河沿線及中間地區(qū)，四季分明，氣象災(zāi)害有季節(jié)特性，春季的大風，夏季的雷電，秋季的火災(zāi)，冬季的覆冰等，春秋相對較少，冬夏相對較多，輸電線受氣候影響被迫停運的現(xiàn)象也出現(xiàn)冬夏多、春秋少的雙峰特點。

3 計及氣象因素的輸電線路故障概率的實時評估模型

輸電線路途經(jīng)區(qū)域的氣象情況是與輸電線路的實時故障概率密切相關(guān)的，各類氣象因素分等級下的故障概率統(tǒng)計表要根據(jù)某地區(qū)輸電線路故障的氣象數(shù)據(jù)和歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，然后參照故障概率統(tǒng)計表，結(jié)合當?shù)氐臍夂驙顩r得出考慮氣象因素的輸電線路實時故障概率[4]。

當然，將當前的氣象情況和輸電線路的實時在線監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)合，可以更加準確的評估實時故障概率。氣象條件可以分為單氣象條件和多氣象條件。只考慮在線監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時故障概率為λ1，只考慮單氣象因素的輸電線路實時故障概率為λ2，而綜合實時故障概率則為λ12。

3.1 單氣象因素的計算模型

（1）只考慮單氣象因素的輸電線路實時故障概率值大于0.1小于等于0.5時，要綜合考慮氣象因素和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響，構(gòu)建出相應(yīng)的計算模型：λ12=αλ1（1-α）λ2。需要注意專家經(jīng)驗和歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)是得出系數(shù)α的依據(jù)。

（2）只考慮單氣象因素的輸電線路實時故障概率值小于等于0.1時，可以在某種程度將氣象造成的影響反映在監(jiān)控數(shù)據(jù)，這種情況下，可以只考慮在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，即λ12=λ1。

（3）只考慮單氣象因素的輸電線路實時故障概率值大于0.5時，表明當前的氣象條件是非常惡劣的，氣象因素已經(jīng)變?yōu)榱顺厥馇闆r外的主導(dǎo)因素，此時的輸電線路的實時故障概率由在線監(jiān)測數(shù)據(jù)得出。通過比較只考慮氣象因素的輸電線路故障概率值和在線監(jiān)測得出的故障概率值，取出相對較大的值作為實時在線故障概率。即λ12=max{λ1,λ2}。

3.2 多氣象因素的計算模型

多氣象因素發(fā)生時，采用權(quán)重系數(shù)的加法是不合理的，在多氣象因素組合時，如大雨的故障率為0.03，雷電的故障率為0.7，風的故障率為0.0043時，可明顯看出雷電是主導(dǎo)因素。如用加權(quán)法計算就會出現(xiàn)故障概率因加權(quán)而小于由雷電引起的故障概率的不合理狀況。因此，在進行多氣象因素的計算時，要選取故障概率最大的因素作為主導(dǎo)因素，即將多氣象因素轉(zhuǎn)化為單氣象來考慮。

4 結(jié)語

輸電線路的安全性、穩(wěn)定性是用戶重點關(guān)注的問題，氣象因素和自然災(zāi)害作為影響我國架空線路非計劃停運的主要原因，對其的研究非常重要，通過了解氣候?qū)旊娋€路的影響，影響的時間分布特征，構(gòu)建出計及氣象因素的輸電線路故障模型，以期為之后輸電網(wǎng)的安全運行貢獻一份力量。

[1]段濤，羅毅，施琳，等.計及氣象因素的輸電線路故障概率的實時評估模型[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013（15）：59～67.

[2]范國琛，朱永利，史金茂，等.基于Kaiser自卷積窗的相位比較式輸電線路故障定位方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015（7）：143～148.

[3]巫偉南，楊軍，胡文平，等.考慮輸電線路故障特性的電網(wǎng)綜合風險評估體系[J].電力自動化設(shè)備，2014，34（6）：129～134.

[4]周會峰，曾祥君，鄧豐，等.輸電線路故障行波網(wǎng)絡(luò)定位新方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37（19）：93～99.

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1004-7344（2016）36-0179-01

2016-12-8