一種基于氣象參數(shù)的冰凍災(zāi)害中電網(wǎng)供電可靠性評估方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)可靠性與風(fēng)險評估領(lǐng)域，涉及一種電網(wǎng)供電可靠性評估方法。該方法針對現(xiàn)有冰凍災(zāi)害中電網(wǎng)的供電可靠性評估方法尚未考慮到天氣惡化情況的連續(xù)性這一問題，提出一個基于氣象參數(shù)的電網(wǎng)可靠性評估思路。首先，用易測量的常規(guī)氣象參數(shù)描述冰凍災(zāi)害中電網(wǎng)所承受的氣象載荷；然后，根據(jù)系統(tǒng)元件的質(zhì)量分布情況，并將其與系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，推理出氣象載荷與系統(tǒng)線路停運(yùn)概率之間的關(guān)系，建立了冰凍災(zāi)害中考慮了不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的故障概率模型；最終得出電網(wǎng)各負(fù)荷點(diǎn)的供電可靠性計(jì)算方法。本方法以常規(guī)氣象參數(shù)為出發(fā)點(diǎn)，避免了較大投資，所測氣象參數(shù)為系統(tǒng)承受的氣象環(huán)境實(shí)際參數(shù)，保證了計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性，該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利說明】—種基于氣象參數(shù)的冰凍災(zāi)害中電網(wǎng)供電可靠性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)可靠性與風(fēng)險評估領(lǐng)域，涉及一種電網(wǎng)供電可靠性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著全球氣候暖化進(jìn)程的加速，以冰凍天氣為代表的惡劣氣象條件頻繁出現(xiàn)。電力網(wǎng)絡(luò)尤其是架空線路大部分分布在室外環(huán)境中，長期暴露在惡劣天氣的干擾之下，由冰凍天氣導(dǎo)致的電力系統(tǒng)“故障集聚”現(xiàn)象已經(jīng)給電網(wǎng)的正常運(yùn)行構(gòu)成了很大的威脅，尤其在電壓等級較低的電網(wǎng)中更為明顯，嚴(yán)重影響了人們工作、生活秩序的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是目前關(guān)于在惡劣天氣下電網(wǎng)運(yùn)行可靠性研究中，很多學(xué)者在涉及惡劣天氣條件下元件故障率時，都對惡劣天氣進(jìn)行簡單分類，經(jīng)過對歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出結(jié)果，以此來代替惡劣天氣下的系統(tǒng)元件故障率，從而對電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性進(jìn)行評估，顯然在不同程度的惡劣天氣中使用同樣的故障概率不具有代表性，所得的結(jié)果時效性不強(qiáng)、精確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服已有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有冰凍天氣中電網(wǎng)供電可靠性評估方法的不足之處。本發(fā)明借助于高速網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，對冰凍災(zāi)害中線路所處的氣象環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算系統(tǒng)元件所承受的氣象載荷大??；最終結(jié)合由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出的規(guī)律把元件所承受的氣象載荷轉(zhuǎn)化成元件的故障停運(yùn)概率，進(jìn)而根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的供電可靠性。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟:
1)在易受冰凍天氣因素影響的室外設(shè)備(如架空線路)上安裝收集基本氣象參數(shù)的傳感器；
2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)、理論分析、實(shí)際數(shù)據(jù)等方法建立氣象載荷模型；
3)對步驟(2)中的氣象載荷模型的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；
4)令氣象載荷與額定載荷的比值為載荷系數(shù)，對大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得出載荷系數(shù)與系統(tǒng)元件故障率之間的關(guān)系；
5)根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置各元件的額定載荷值；
6)結(jié)合步驟(I)- (5)的參數(shù)設(shè)置情況、參數(shù)收集情況以及相關(guān)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出元件故障停運(yùn)的概率；
7)結(jié)合系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的供電可靠性。
[0005]上述步驟I)中所收集的參數(shù)包括溫度、風(fēng)速、降雨(雪)速率等常規(guī)氣象參數(shù)，成本較低。
[0006]上述步驟I)中所收集的氣象參數(shù)為系統(tǒng)元件所處的實(shí)際氣象參數(shù)。
[0007]上述步驟2)中建立的氣象載荷模型包括體現(xiàn)元件覆冰速度的覆冰速率模型和表示風(fēng)速對元件產(chǎn)生的風(fēng)力大小的風(fēng)力模型。[0008]上述步驟2)中建立的氣象載荷模型考慮了風(fēng)速、風(fēng)向、地形、濕度、降雨(雪)速率、覆冰類型、覆冰密度、碰撞系數(shù)、收集系數(shù)、冰凍系數(shù)等影響因素。
[0009]上述步驟3)中設(shè)置的基本參數(shù)包括地形、元件尺度、元件材質(zhì)、氣候條件以及不同氣象條件所對應(yīng)的覆冰類型、覆冰密度、碰撞系數(shù)、收集系數(shù)、冰凍系數(shù)。
[0010]上述步驟4)所述載荷系數(shù)與系統(tǒng)元件故障率之間的關(guān)系近似為指數(shù)關(guān)系。
[0011]上述步驟5)所述額定載荷值包括額定覆冰載荷值和額定風(fēng)力載荷值，并且這兩種載荷引起的故障屬于相互獨(dú)立的事件。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:本發(fā)明在整個廣域電網(wǎng)內(nèi)的每條線路上安裝氣象參數(shù)收集裝置，利用常規(guī)氣象參數(shù)的易收集性，大大減少了整套系統(tǒng)的資金投入需求；目前對導(dǎo)線覆冰過程的研究已較為成熟，各項(xiàng)參數(shù)對覆冰的影響情況也都有確切的結(jié)論，所以在所測氣象參數(shù)屬實(shí)的基礎(chǔ)上利用精確的數(shù)學(xué)模型，可以計(jì)算出線路所承受的氣象載荷值；再根據(jù)載荷系數(shù)與故障概率的對應(yīng)關(guān)系最終得到線路的運(yùn)行可靠性。本發(fā)明方法利用電網(wǎng)線路所承受的實(shí)際氣象參數(shù)，經(jīng)過精確的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出電網(wǎng)供電可靠性，這一方法具有一定的可靠性和準(zhǔn)確性。
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的冰凍災(zāi)害下電網(wǎng)供電可靠性評估流程。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見圖1，圖1為實(shí)施本發(fā)明的冰凍災(zāi)害下電網(wǎng)供電可靠性評估流程，流程中詳細(xì)介紹了該方法的實(shí)施思路以及具體的實(shí)施方式。
[0016]本發(fā)明方法利用電網(wǎng)線路所承受的實(shí)際氣象參數(shù)以及精確的數(shù)學(xué)模型，能準(zhǔn)確地對電網(wǎng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)供電可靠性進(jìn)行評估，具有很強(qiáng)的時效性和精確性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于氣象參數(shù)的冰凍災(zāi)害中電網(wǎng)供電可靠性評估方法，步驟如下: 1)在易受冰凍天氣因素影響的室外設(shè)備(如架空線路)上安裝收集基本氣象參數(shù)的傳感器； 2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)、理論分析、實(shí)際數(shù)據(jù)等方法建立氣象載荷模型； 3)對步驟(2)中的氣象載荷模型的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 4)定義氣象載荷與額定載荷的比值為載荷系數(shù)，對大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得出載荷系數(shù)與系統(tǒng)元件故障率之間的關(guān)系； 5)根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置各元件的額定載荷值； 6 )結(jié)合步驟(1)-(5)的參數(shù)設(shè)置情況、參數(shù)收集情況以及相關(guān)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出元件故障停運(yùn)的概率； 7)結(jié)合系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的供電可靠性。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(I)中所收集的參數(shù)包括溫度、風(fēng)速、降雨(雪)速率等常規(guī)氣象參數(shù)，成本較低。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(I)中所收集的氣象參數(shù)為系統(tǒng)元件所處的實(shí)際氣象參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(2)中建立的氣象載荷模型包括體現(xiàn)元件覆冰速度的覆冰速率模型和表示風(fēng)速對元件產(chǎn)生的風(fēng)力大小的風(fēng)力模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(2)中建立的氣象載荷模型考慮了風(fēng)速、風(fēng)向、地形、濕度、降雨(雪)速率、覆冰類型、覆冰密度、碰撞系數(shù)、收集系數(shù)、冰凍系數(shù)等影響因素。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(3)中設(shè)置的基本參數(shù)包括地形、元件尺度、元件材質(zhì)、氣候條件以及不同氣象條件所對應(yīng)的覆冰類型、覆冰密度、碰撞系數(shù)、收集系數(shù)、冰凍系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(4)所述載荷系數(shù)與系統(tǒng)元件故障率之間的關(guān)系近似為指數(shù)關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于:步驟(5)所述額定載荷值包括額定覆冰載荷值和額定風(fēng)力載荷值，并且這兩種載荷引起的故障屬于相互獨(dú)立的事件。
【文檔編號】G06Q50/06GK104036427SQ201310072448
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】馬瑞, 張東飛, 楊晨鈞, 吳剛, 魯海威 申請人:長沙理工大學(xué)