大風(fēng)及暴雨對(duì)電網(wǎng)故障率的時(shí)空影響分析

許劍川 楊定光 吳玉統(tǒng) 李磊磊

摘要：西雙版納地區(qū)雨季高溫多雨，旱季干燥，地形條件復(fù)雜，大風(fēng)、山火、暴雨、雷電、洪澇以及地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)運(yùn)行。在各種不同類型的自然災(zāi)害中，大風(fēng)及暴雨會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行造成影響，可能會(huì)引起各種事故，這不僅會(huì)造成大面積停電，而且可能造成人員傷亡。下面，針對(duì)的大風(fēng)及暴雨對(duì)電網(wǎng)故障率的時(shí)空影響進(jìn)行分析，進(jìn)而提高西雙版納電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：大風(fēng)災(zāi)害;暴雨災(zāi)害;電網(wǎng)故障;預(yù)警防御

大風(fēng)及暴雨災(zāi)害會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重破壞，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中各項(xiàng)設(shè)備的保護(hù)，要在對(duì)大風(fēng)還暴雨對(duì)電力設(shè)備造成影響的基礎(chǔ)上，做好臺(tái)大風(fēng)及暴雨預(yù)警防御問題分析，最終對(duì)兩者導(dǎo)致的輸電線路故障率進(jìn)行全面闡述。

1 大風(fēng)對(duì)電力設(shè)備的破壞

大風(fēng)通過的風(fēng)會(huì)間接或直接引發(fā)事故，這會(huì)引起斷路或短路事故，無法通過合閘方式恢復(fù)供電。大風(fēng)對(duì)電力設(shè)備的破壞主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）斷線、倒塔

風(fēng)載過大超過導(dǎo)線能夠承載的極限時(shí)會(huì)引起斷線，同時(shí)，大風(fēng)將導(dǎo)體刮起，也會(huì)引發(fā)短路事故;風(fēng)力過大，會(huì)導(dǎo)致的電網(wǎng)重的桿塔因?yàn)轱L(fēng)力影響，而發(fā)生傾斜或倒塌事故，桿塔發(fā)生倒塌會(huì)提高電網(wǎng)中線路出現(xiàn)斷線的幾率。

（2）各種異物懸掛在導(dǎo)線上

大風(fēng)會(huì)導(dǎo)致樹枝、布條、氣球等各種物質(zhì)被刮到空中，這些物質(zhì)會(huì)纏繞在在電線上，各種異物懸掛在導(dǎo)線上，這會(huì)提高風(fēng)偏閃絡(luò)發(fā)幾率，而導(dǎo)線上懸掛異物一旦受潮，容易引起相間短路，或?qū)Φ囟搪穂1]。

（3）風(fēng)偏閃絡(luò)

大弧度或大檔距導(dǎo)線在導(dǎo)線軸與風(fēng)向之間的夾角超過了45°后，會(huì)出現(xiàn)較大的風(fēng)偏問題，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)中的懸垂絕緣子串會(huì)對(duì)金具或桿塔發(fā)生發(fā)電現(xiàn)象，也可能會(huì)對(duì)導(dǎo)線或周邊物進(jìn)行放電。出現(xiàn)風(fēng)偏閃絡(luò)現(xiàn)象后，電網(wǎng)中導(dǎo)線容易被燒毀，這提高導(dǎo)線出現(xiàn)斷線幾率，電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行期間，停運(yùn)幾率會(huì)提高[2]。

2 暴雨對(duì)電力設(shè)備的破壞

（1）桿塔

桿塔是電網(wǎng)中的一項(xiàng)重要設(shè)備，其主要位于滑坡體、跨河位置處，在發(fā)生暴雨時(shí)，桿塔容易遭受到的雨水的侵蝕與沖刷，這會(huì)對(duì)桿塔的整體性能造成破壞，容易引發(fā)桿塔傾倒事故。

（2）變電站

變電站是電網(wǎng)中的一項(xiàng)重要設(shè)備，變電站的設(shè)置會(huì)受到電網(wǎng)規(guī)模、電網(wǎng)所在區(qū)域地形影響，其經(jīng)常會(huì)被安置在城市內(nèi)澇、低洼區(qū)域，這也就導(dǎo)致變電站在應(yīng)用期間容易遭受到暴雨引起的洪水和泥石流的沖刷，使電力設(shè)備遭受破壞，而且會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)各種異常情況，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行能力變?nèi)酰@會(huì)導(dǎo)致通信系統(tǒng)在運(yùn)行期間出現(xiàn)故障[3]。

3 大風(fēng)與暴雨預(yù)警防御

大風(fēng)與暴雨災(zāi)害可能引發(fā)的電網(wǎng)設(shè)備故障或損壞情況的在線分析，需要綜合分析各類告警信息、保信信息等電網(wǎng)運(yùn)行信息，以及氣象、災(zāi)害的預(yù)測(cè)、實(shí)測(cè)等信息，如何對(duì)其中的非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別與處理，并綜合災(zāi)害引發(fā)設(shè)備故障的機(jī)理模型和歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)等方法對(duì)故障、災(zāi)損進(jìn)行精準(zhǔn)判斷。從以往的大量經(jīng)驗(yàn)來看，大風(fēng)及暴雨預(yù)警主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）獲取到電網(wǎng)中采用設(shè)備的各項(xiàng)背景，以及沿線地質(zhì)和地貌等各項(xiàng)信息內(nèi)容，而且要嚴(yán)格以及地理環(huán)境的具體特征，對(duì)輸電線路進(jìn)行適當(dāng)分段，進(jìn)而為后續(xù)相應(yīng)工作開展提供支持。

（2）精準(zhǔn)獲取自動(dòng)氣氣象站、氣象中心等處的各項(xiàng)信息內(nèi)容，得到臺(tái)風(fēng)及暴雨等各項(xiàng)動(dòng)態(tài)信息內(nèi)容的監(jiān)控，掌握未來一段時(shí)間天氣的變化，確定是否會(huì)出現(xiàn)大風(fēng)及暴雨天氣，如果存在大風(fēng)及暴雨天氣，要提前采取相應(yīng)措施完成相應(yīng)預(yù)防，降低事故發(fā)生幾率。

（3）利用風(fēng)速預(yù)報(bào)模塊大風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)場(chǎng)的具體時(shí)空分布情況進(jìn)行全面、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，而且要依據(jù)輸電線路地理環(huán)境，或者風(fēng)速檢測(cè)值完成預(yù)測(cè)結(jié)果的修正;評(píng)估降雨量模塊對(duì)依據(jù)氣象降雨預(yù)報(bào)信息內(nèi)容，全面結(jié)合降雨監(jiān)測(cè)值，或地理環(huán)境修正，進(jìn)而為對(duì)線路所在區(qū)域在未來一段時(shí)間的降雨量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)[4]。

（4）大風(fēng)及暴雨災(zāi)害都會(huì)對(duì)電網(wǎng)中在實(shí)際運(yùn)行期間出現(xiàn)的各種故障的評(píng)估造成一定影響，具體評(píng)估包括的內(nèi)容如下：①對(duì)電網(wǎng)在運(yùn)行期間的每一段線路在運(yùn)行期間的段線故障率，異常物體懸掛率、倒塔故障率等各種不同類型故障率進(jìn)行綜合評(píng)估，進(jìn)而對(duì)各種不同類型的故障進(jìn)行綜合，最終獲取到應(yīng)影響整體輸電電網(wǎng)整體在運(yùn)行期間發(fā)生故障的整體幾率。②評(píng)估每條線路在山洪、滑坡、泥石流等各種不同條件下的故障，然后各項(xiàng)故障的發(fā)生幾率進(jìn)行綜合，最終獲取到暴雨環(huán)境下，整條線路在運(yùn)行期間發(fā)生故障的幾率。

（5）提高對(duì)各種小概率風(fēng)險(xiǎn)事件內(nèi)容的重視，依據(jù)電網(wǎng)線路在實(shí)際運(yùn)行情況，線路總故障發(fā)生幾率的情況，完成對(duì)采用預(yù)想故障表的調(diào)整，然后將獲取到的各項(xiàng)信息內(nèi)容，都精準(zhǔn)的提供給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析軟件接口中，通過對(duì)信息的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)預(yù)警防御。

4 大風(fēng)及暴雨引起電網(wǎng)故障率分析

4.1 大風(fēng)引起各種故障的幾率

大風(fēng)會(huì)引起斷線、倒塔、異物掛線、風(fēng)偏閃絡(luò)等各種故障，每一種故障都的發(fā)生幾率都各不相同，而對(duì)于的電網(wǎng)的總故障幾率來說，就是將每一種故障的發(fā)生幾率加起來求和即可。針對(duì)大風(fēng)原因引起的每一種類型的電網(wǎng)故障幾率，可以通過計(jì)算獲取，下面，以因?yàn)榇箫L(fēng)原因引起的倒塔故障率的計(jì)算為例進(jìn)行分析。

桿塔在應(yīng)用期間發(fā)生折桿或倒塔主要是桿塔線路受風(fēng)力影響，桿塔兩側(cè)受不均，以及桿塔風(fēng)載過大，超出了桿塔在具體應(yīng)用期間能夠承受的最大范圍。因?yàn)闂U塔在應(yīng)用期間承受的不平衡力為F，其可以依據(jù)桿塔兩側(cè)導(dǎo)線水平力σ10及σ20完成，具體計(jì)算可以利用公式（1）完成。

在公式（1）中，表達(dá)的轉(zhuǎn)角他兩側(cè)輸電線路的具體加角，如果分析的桿塔為直線塔，該角度為0;N表示的為桿塔中采用導(dǎo)線的具體數(shù)量。

4.2 暴雨引起輸電線路故障的幾率

暴雨會(huì)引起滑坡、山洪、泥石流等各種不同類型的災(zāi)害，這些災(zāi)害都會(huì)導(dǎo)致線路發(fā)生故障。針對(duì)每一種類型災(zāi)害引起的事故的幾率，都可以通過分析計(jì)算獲取，下面，以的山洪災(zāi)害引起的故障率為例進(jìn)行分析[5]。山洪災(zāi)害對(duì)桿塔安全的影響主要有溝道分布、溝道杜塞情況、地形坡度、以及水文條件與地形高度等各項(xiàng)因素的影響。在實(shí)際問題分析期間，可以采用模糊化方式獲取到山洪引發(fā)線路故障的具體幾率。

5 結(jié)語：

大風(fēng)及暴雨會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成破壞，這會(huì)引起大范圍停電，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大風(fēng)及暴雨引起的災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防，不僅要對(duì)氣象數(shù)據(jù)及軌跡進(jìn)行跟蹤，而且還要掌握的電網(wǎng)線路所在區(qū)域的地形、植被情況等各種對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)造成影響的非電氣設(shè)備、電氣數(shù)量等各項(xiàng)內(nèi)容的走向和位置。針對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)的整體運(yùn)行情況來說，人們對(duì)于電網(wǎng)可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注都集中在最大的潛在故障，因此，目前電網(wǎng)中采用的分故障防御系統(tǒng)，對(duì)于大風(fēng)及暴雨災(zāi)害引起的電網(wǎng)災(zāi)害都具有一定適應(yīng)性。但是，為了更好保護(hù)電網(wǎng)，提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少各種不同類型災(zāi)害發(fā)生，要加強(qiáng)對(duì)氣象衛(wèi)星、自動(dòng)氣象站布置情況的全面考慮，對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)，降低事故發(fā)生幾率。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔丹軍，王曦，戴彬.淺談運(yùn)用“五張牌”降低農(nóng)網(wǎng)運(yùn)維故障率的探索與實(shí)踐[J].農(nóng)電管理，2019（11）：66-67.

[2]廖靜麗.基于輸電線路故障特性的電網(wǎng)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2019，26（04）：139+141.

[3]劉坤，王克文，祁小鵬.基于元件故障率曲線的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估和配電終端優(yōu)化配置[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017，45（13）：49-5

[4]李龍，謝大為，湯偉，等.計(jì)及氣象因素的電網(wǎng)輸電線路故障停運(yùn)概率分析與應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2017，36（32）：148-150.

[5]竺慶茸，李晗，李先允，王書征.含光伏的主動(dòng)配電網(wǎng)非對(duì)稱故障條件下對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓影響的研究[J].電測(cè)與儀表，2019，56（04）：101-106.