架空输电线路大风灾害预警方法研究

本论文受国家电网公司重大基础前瞻科技项目:基于精细化气象预报的输电线路预警技术研究(SG20141187)资助。架空输电线路是电力系统的重要组成部分,但因其自身的结构和运行特点,容易受到气象环境因素的影响而发生故障。大风的出现概率较高,其影响范围较广、危害较大,且各地区电网都可能遭受大风灾害侵袭,是造成架空线路故障的自然灾害中最为严重的一种。然而,从一次侧入手全面提升架空输电线路的抗风能力代价太大,目前来看很难完全实现。因此,从运行角度建立融合架空线路信息和气象环境信息的大风灾害预警模型,提前为电网调度、运行人员提供有针对性的分析结果和决策支持,成为经济高效的提升电网防风减灾能力的技术路线之一。本文对常见的台风导致的断线倒塔故障和大风导致的风偏放电故障的预警方法进行了全面深入的研究,其主要内容为:①台风造成断线倒塔的主要原因是实际风速超过线路抗风设计标准。基于此,提出一种考虑微地形影响的架空线路台风灾害预警方法。该方法把所在区域按经纬度和精度需求进行网格化处理,将网格内的输电线路信息与网格气象信息、微地形信息通过地理逻辑关联起来;然后结合台风预报信息,判断受台风影响的线路集,进而通过比较经实际运行情况修正的线路设计风速和经线路微气象地形修正的网格预测风速,更准确地辨识架空线路遭受台风灾害影响的严重程度并按风险等级进行预警。实例分析验证了所提方法的有效性。②线路发生风偏放电的根本原因是强风、降雨等不利天气条件造成的线路与杆塔间空气间隙距离的减小。基于此,提出一种计及降雨修正的架空线路风偏放电预警方法。该方法根据精细化气象预报信息和架空线路相关参数,得到悬垂绝缘子串的风偏角;针对常见的酒杯型直线塔导线风偏放电和干字型耐张塔跳线风偏放电事故,通过引入杆塔的二维笛卡尔坐标系推导了风偏状态下导线或跳线至杆塔塔身的最小空气间隙的计算公式;然后与规程规定的允许最小空气间隙进行比较,结合设定的预警等级划分表,给出风偏放电预警结果。考虑到降雨会使空气间隙放电电压降低,论文参考相关文献资料,采用最小二乘法得到降雨强度与降雨影响系数的关系式,进而以降雨影响系数来修正规定的允许最小空气间隙,使预警结果更加符合实际情况,并用实例分析验证了所提方法的有效性。