對“冰雪災害”天氣輸電線路安全運行分析

王剛

摘 要：該文在對“冰雪災害”天氣輸電線路安全運行在進行分析時，首先對相關的氣候進行建模；而后依據風速及冰力荷載及線路潮流的作用而建立相關的可靠性模型；在通過其在實際運行中的情況來進行隱性故障的分析；最后通過引入蒙特卡羅的模擬方法來進行輸電線路安全運行的具體情況分析。

關鍵詞：“冰雪災害”天氣 輸電線路 安全運行 蒙特卡羅算法

中圖分類號：TM751 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（c）-0049-02

近年來，“冰雪災害”天氣發生的次數越來越多，進而對電力系統及輸電線路的安全運行產生了極大的負面、消極的影響。這種惡性的天氣不僅會造成戶外輸電線路發生故障的幾率大幅度提升，對其安全運行產生一定的威脅，同時還會給我國社會經濟造成巨大的損失。因此，需要實際輸電線路的分布情況以及相關“冰雪災害”天氣發生的特點及相關的狀況制定出一條切實可行的長期規劃，以此來對輸電線路的安全運行提供可靠的保障。

1 “冰雪災害”天氣下的運行可靠性分析

1.1 氣象參數模型

在實際情況下，風速和冰力載荷都是在發生著實時的變化，不同時間段下的情況都不相同。同時，風速與冰力載荷的變化還與相應的氣候中心所在位置有著密切的聯系，其大小的變化是隨著位置的移動而變化的。與此同時，風速與冰力載荷大小還與氣候中心位置移動的方向有著直接聯系，其風向與路線之間所形成的夾角越小，風速也就隨之越來越慢，所形成的夾角大小越大，風速也就隨之得到了提升。

風速模型的建立一般情況下都是在距地面10 m的高度上這位置的，同時將風在連續10 m內的平均認為是風速，在該模型中將平均風速規定為最大風速的0.7倍。由于冰層的覆蓋是在一定的時間段內結冰的速度情況以及其冰層持續時間長短關聯最密切的形式之一。則輸電線路上冰層覆蓋量是在經過一定時間累積后，其中某一段的線路所承受的冰力已經超過了其冰力載荷的量就會使得該段線路發生不安全的事件。

1.2 天氣影響下的可靠性模型

天氣影響下的可靠性模型通常情況下都是在對某一區域內中發生的災害天氣的風速、冰力載荷以及線路潮流等因素進行有效分析的前提條件之下所建立起來的。不同跨度的輸電線路中，所處于的地理條件及相關的環境因素存在著較大的差距，進而就造成了該地區的冰雪災害的天氣狀況與程度也是不同的。因此，為了能夠更加準確、清晰的將不同的輸電線路進行合理的劃分，就需要控制每一條輸電線路中的每一部分所遭受天氣災害的等級是相等的。據此，就可以通過對輸電線路進行模擬，進而組成不同的故障概率元件相串聯的等效元件。

1.3 隱性故障

通常情況下，人們無法對處于正常運行狀態的設備進行隱形故障的分析與檢測，只有設備在運行過程中發生故障的瞬間才能夠發現設備中隱藏的隱形故障。在設備發生故障時，系統會存在于一個低電壓、過負荷的狀態之中。據此，在冰雪災害的天氣狀況之中，任意一段輸電線路在發生故障時，線路中的繼電器都是依據故障發生的因素及實際的情況來進行合理的調整與調節，進而對電力系統中的潮流進行重新的規劃與調整。輸電線路中一旦有隱性故障的發生就會使系統中原本存在的隱形保護系統失去其原有的功能，進而造成系統發生連鎖故障，對此，需要將相關的范圍不斷拓展。據此，就建立起了隱性故障模型。

2 蒙特卡羅算法

在進行電力系統的運行可靠性分析時，其中的狀態選擇、狀態估計、計算指標是關鍵性的3個分析的步驟。蒙特卡羅算法在進行分析時，通常情況下所使用的都是抽樣的方式來進行狀態的選擇，進而對相關的數據進行高效率的分析與研究。蒙特卡羅算法與傳統的算法相比較，在實際的計算過程中能夠對實際運行控制的策略進行較完整的處理，不會受到與下同相關的一系列因素的影響。這種方式對于難度較高的系統在運行時的安全性以及計算時的準確性等方面，具有較大的優勢。

3 電力系統的可靠性算法

在該研究中，其所建立的模型中對相關的天氣狀況、線路的潮流以及系統中的隱性故障等多種情況都進行了有效的考慮，進而建立的冰雪災害天氣下的系統可靠性模型。在此模型中應用蒙特卡羅算法對其進行了模擬仿真的實驗，由此可知，在冰雪災害天下情況下對輸電系統及輸電線路運行的安全及可靠性影響的算法，其基本的步驟為以下方面。

（1）將蒙特卡羅模擬法進行初始化的操作，同時設置k =1。

（2）對模型模擬的仿真時間進行初始化，并設置t=t0。

（3）對該時間點狀態下的輸電線路的運行情況進行確認。

①對冰雪災害的中心位置以及輸電線路的功率進行確認并計算；②對每一段輸電線路段的風速、冰力載荷進行計算；③對每一個輸電線路在時間間隔（t，t+△t）內的故障率 P進行相關的計算；

（4）更新仿真時間，t=t+△t。

（5）重復步驟（3）中的過程③，直到t=tend。

（6）更新計數，k=k+1。

（7）重復操作（3）及（4）的步驟，直至k=kmax。

（8）計算得出在時間間隔（t0，tend）內每條輸電線路的故障率。

4 實例分析

圖1為我國A市的電網連接圖，如圖所示其中的8條輸電線路都遭到了冰雪災害天氣，同時每條輸電線路的具體的坐標情況如圖2所示。冰雪天氣中的氣候中心從坐標（0，100 km）處沿x軸正方向移動，同時其輸電線路的分段長度為30 km。

在此實例中，可以利用相關的風速模型以及冰力載荷的模型來選取輸電線路中的一段線路的氣象災害情況，不同輸電線路中所運行的風速時與時間的變化是相對應的。由此可知，輸電線路上的風速受其風力的大小以及相對應的氣候重心影響。因此就可得出在同一時間段中，不同的輸電線路中存在的風速情況與氣候中心的位置距離有著直接性的關系，風速的大小隨重心距離的變化而變化。同時，每一段輸電線路的風速會隨著時間而發生相應的變化，其風力中心的路線是先靠近輸電線路而后在慢慢遠離輸電線路，其風速也會隨之增大而后再逐漸變小。冰力荷載量與時間有著直接性的聯系，隨著時間的不斷增加，其載荷的數值也在不斷的增加，等到累積到一定的程度時，就會逐漸的呈現一種平穩的狀態。

5 結語

近年來隨著冰雪災害天氣的不斷增加，不僅對電力系統的基礎設施在建設的過程中帶來較大的困難，同時危及到了人們的日常生活，給社會帶來了巨大的經濟損失。據此，就需要在電網的發展過程中對其結構進行有效的改善，提升受災后的復原能力。同時依據不同的故障及設備采取有針對性的措施。通過對輸電線路在冰雪災害天氣下的安全運行進行分析與研究，從中得出有效的處理措施來加強電力系統及電網的運行保障。

參考文獻

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