恶劣灾害下的架空输电线路时变停运模型

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变停运模型,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。