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(jì)及氣象因素的輸電線路故障概率的實(shí)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(jìn)行電力系統(tǒng)的實(shí)時可靠性計(jì)算和在線風(fēng)險評估的方式之一就是對輸電線路的實(shí)時故障概率的計(jì)算，實(shí)時故障概率的計(jì)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(shí)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(jì)及氣象因素的輸電線路故障概率的實(shí)時評估模型，為電力的良好運(yùn)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(yùn)行的安全性成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問題。在進(jìn)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(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度運(yùn)行、設(shè)備維修時，必須要認(rèn)識輸電線路的故障特性，以此來提高電網(wǎng)運(yùn)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(jì)劃停運(yùn)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(jì)劃停運(yùn)的總次數(shù)中，氣象因素和自然災(zāi)害導(dǎo)致的非計(jì)劃停運(yùn)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(fēng)、雷擊、山火等對輸電線的物理強(qiáng)度和電氣絕緣的破壞作用，導(dǎo)致輸電線故障，從而停運(yùn)[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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行估算或者是根據(jù)氣象預(yù)報進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)行電力系統(tǒng)風(fēng)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(jìn)行輸電線路的風(fēng)險評估是不準(zhǔn)確的，不能準(zhǔn)確的反映一年四季線路風(fēng)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(fēng)、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(fēng)，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(yùn)的現(xiàn)象也出現(xiàn)冬夏多、春秋少的雙峰特點(diǎn)。

3 計(jì)及氣象因素的輸電線路故障概率的實(shí)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(shí)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(jì)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(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后參照故障概率統(tǒng)計(jì)表，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r得出考慮氣象因素的輸電線路實(shí)時故障概率[4]。

當(dāng)然，將當(dāng)前的氣象情況和輸電線路的實(shí)時在線監(jiān)控數(shù)據(jù)結(jié)合，可以更加準(zhǔn)確的評估實(shí)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(shí)時故障概率為λ1，只考慮單氣象因素的輸電線路實(shí)時故障概率為λ2，而綜合實(shí)時故障概率則為λ12。

3.1 單氣象因素的計(jì)算模型

（1）只考慮單氣象因素的輸電線路實(shí)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(jì)算模型：λ12=αλ1（1-α）λ2。需要注意專家經(jīng)驗(yàn)和歷史統(tǒng)計(jì)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(shí)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(shí)時故障概率值大于0.5時，表明當(dāng)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(shí)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(shí)時在線故障概率。即λ12=max{λ1,λ2}。

3.2 多氣象因素的計(jì)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(fēng)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(jì)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(jìn)行多氣象因素的計(jì)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(diǎn)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(jì)劃停運(yùn)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(jì)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(yùn)行貢獻(xiàn)一份力量。

[1]段濤，羅毅，施琳，等.計(jì)及氣象因素的輸電線路故障概率的實(shí)時評估模型[J].電力系統(tǒng)保護(hù)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(hù)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(fēng)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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