一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法技术

本发明专利技术公开了一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，属于电力系统可靠性分析技术领域。本发明专利技术基于Reynold

【技术实现步骤摘要】
一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法


[0001]本专利技术涉及电力系统可靠性分析
，具体涉及一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法。

技术介绍

[0002]目前，极端气象灾害所引起的强风天气时有发生，强风天气对电力系统影响严重，为国民生产经济带来了巨大的损失，也使得电力公司日益重视强风天气下输配电系统的可靠性分析与灾害预警。
[0003]当强风天气所引起的风载荷过大超过架空配电线路电杆及导线所能承受范围的时候，架空配电线路就会发生倒杆断线，所以，研究架空输电线路荷载可靠度是分析强风天气下架空输电线路稳定性的基础。但是，现有技术中缺少针对强风天气下架空输电线路荷载可靠度的预测模型，难以在强风天气来临前准确预测架空输电线路的故障率。
[0004]因此，亟需提出一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，实现对强风天气下架空输电线路荷载可靠度的准确预测，为指导电力工作人员在强风天气来临前提前采取相应防护措施提供依据。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现阶段难以提前预测强风天气对架空输电线路影响的问题，提出了一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，通过预测强风天气下架空输电线路的故障率，实现了对强风天气下架空输电线路荷载可靠度的准确获取，有利于指导电力工作人员提前制定电力系统防护措施，降低强风天气对架空输电线路的损害。
[0006]本专利技术采用以下的技术方案：
[0007]一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，具体包括以下步骤：<br/>[0008]步骤1，根据天气预报获取强风天气的风场参数，基于Reynold
‑
average Navier
‑
Stokes方程，利用风场仿真软件建立风场模型，用于模拟强风天气所形成的风场；
[0009]步骤2，根据架空输电线路的结构参数，获取架空输电线路中配电线路和杆塔的设计参数，构建架空输电线路模型；
[0010]步骤3，将架空输电线路模型置于风场模型中，设置风场模型距离架空输电线路模型的距离以及模拟时间，并向架空输电线路模型施加载荷，利用风场仿真软件模拟架空输电线路在风场作用下的运行过程，得到架空输电线路模型中配电线路抗拉强度的均值、配电线路抗拉强度的标准差、杆塔抗拉强度的均值和杆塔抗拉强度的标准差，确定配电线路故障率模型和杆塔故障率模型；
[0011]步骤4，根据配电线路故障率模型和杆塔故障率模型，建立架空输电线路故障率计算模型，利用架空输电线路故障率计算模型计算架空输电线路的故障率，确定强风天气下架空输电线路荷载的可靠度。
[0012]优选地，所述风场参数包括风速、气流密度、气压和气流粘度。
[0013]优选地，所述风场模型基于Reynold
‑
average Navier
‑
Stokes方程建立，用于模拟不稳定风场，如公式(1)所示：
[0014][0015]其中，
[0016][0017]式中，v为风速，ρ为气流密度，t为时间，u为气流粘度，f为风场的约束力，τ为雷诺应力，y为风场距离架空输电线路表面的距离，c
k
为卡门常数，取值为0.4。
[0018]优选地，所述配电线路的设计参数包括配电线路的数量、型号、材料、直径、长度、平均档距和排布方式，杆塔的设计参数包括杆塔的数量、材料、强度等级、直径、高度和承载能力校验弯矩。
[0019]优选地，所述架空输电线路模型上施加的载荷包括设置于配电线路上的载荷以及设置于杆塔上的弯矩；
[0020]所述配电线路上的载荷包括配电线路轴向方向所受到的风载荷N1以及配电线路垂直方向所受到的重力载荷N2；
[0021]其中，所述配电线路轴向方向所受到的风载荷N1为：
[0022][0023]式中，N1为配电线路轴向方向所受到的风载荷，θ为风向与配电线路轴向方向之间的夹角，D为配电线路的外径，v为风速；
[0024]所述配电线路垂直方向所受到的重力载荷N2为：
[0025]N2＝m∑g(4)
[0026]式中，N2为配电线路垂直方向所受到的重力载荷，m
∑
为配电线路单位长度的总质量，g为重力加速度；
[0027]所述杆塔的弯矩包括因风载荷所引起的弯矩M1以及因配电线路张力所引起的弯矩M2；
[0028]其中，所述杆塔所受风载荷所引起的弯矩M1为：
[0029]M1＝NpZ(5)
[0030]其中，
[0031][0032]式中，M1为杆塔所受风载荷所引起的弯矩，N
p
为杆塔所受到的风载荷，Z为杆塔中心的高度，D0为杆塔顶端的直径，D
p
为杆塔底端的直径，h
p
为杆塔的高度；
[0033]所述杆塔因配电线路张力所引起的弯矩M2为：
[0034][0035]式中，M2为杆塔因配电线路张力所引起的弯矩，l为配电线路的平均档距，h
k
为第k根配电线路的垂直高度，k为杆塔上所悬挂配电线路的序号，n为杆塔上悬挂配电线路的总数。
[0036]优选地，所述步骤3中，由于配电线路的抗拉强度服从正态分布，结合配电线路的强度概率密度函数，构建配电线路故障率模型为：
[0037][0038]式中，P
l
为配电线路的故障率，δ
l
为配电线路抗拉强度的标准差，μ
l
为配电线路抗拉强度的均值，σ
l
为配电线路抗拉强度的方差，δ
g
为配电线路所承受的应力，T
g
为配电线路的截面张力，S
l
为配电线路的截面积；
[0039]由于杆塔的抗拉强度服从正态分布，结合杆塔的强度概率密度函数，构建杆塔故障率模型为：
[0040][0041]式中，P
p
为杆塔的故障率，δ
p
为杆塔抗拉强度的标准差，μ
p
为杆塔抗拉强度的均值，M
r
为杆塔的杆身截面弯矩，M
p
为杆塔抗拉强度的方差。
[0042]优选地，所述架空输电线路故障率计算模型为：
[0043][0044]式中，P
l,r
(
·
)为架空输电线路r的故障率，v为风速，P
p,s,r
(
·
)为架空输电线路r中第s个杆塔的故障率，m1为架空输电线路r中杆塔的总数，s为架空输电线路r中杆塔的序号，m2为架空输电线路r中配电线路的总档数，t为架空输电线路r中配电线路档数的序号，P
l,t,r
(
·
)为架空输电线路r中第t档配电线路的故障率。
[0045]本专利技术具有如下有益效果：
[0046]本专利技术提出了一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，通过构建风场模型模拟强风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，根据天气预报获取强风天气的风场参数，基于Reynold
‑
average Navier
‑
Stokes方程，利用风场仿真软件建立风场模型，用于模拟强风天气所形成的风场；步骤2，根据架空输电线路的结构参数，获取架空输电线路中配电线路和杆塔的设计参数，构建架空输电线路模型；步骤3，将架空输电线路模型置于风场模型中，设置风场模型距离架空输电线路模型的距离以及模拟时间，并向架空输电线路模型施加载荷，利用风场仿真软件模拟架空输电线路在风场作用下的运行过程，得到架空输电线路模型中配电线路抗拉强度的均值、配电线路抗拉强度的标准差、杆塔抗拉强度的均值和杆塔抗拉强度的标准差，确定配电线路故障率模型和杆塔故障率模型；步骤4，根据配电线路故障率模型和杆塔故障率模型，建立架空输电线路故障率计算模型，利用架空输电线路故障率计算模型计算架空输电线路的故障率，确定强风天气下架空输电线路荷载的可靠度。2.根据权利要求1所述的强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，其特征在于，所述风场参数包括风速、气流密度、气压和气流粘度。3.根据权利要求1所述的强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，其特征在于，所述风场模型基于Reynold
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average Navier
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Stokes方程建立，用于模拟不稳定风场，如公式(1)所示：其中，式中，v为风速，ρ为气流密度，t为时间，u为气流粘度，f为风场的约束力，τ为雷诺应力，y为风场距离架空输电线路表面的距离，c
k
为卡门常数，取值为0.4。4.根据权利要求1所述的强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，其特征在于，所述配电线路的设计参数包括配电线路的数量、型号、材料、直径、长度、平均档距和排布方式，杆塔的设计参数包括杆塔的数量、材料、强度等级、直径、高度和承载能力校验弯矩。5.根据权利要求1所述的强风天气下架空输电线路荷载可靠度分析方法，其特征在于，所述架空输电线路模型上施加的载荷包括设置于配电线路上的载荷以及设置于杆塔上的弯矩；所述配电线路上的载荷包括配电线路轴向方向所受到的风载荷N1以及配电线路垂直方向所受到的重力载荷N2；其中，所述配电线路轴向方向所受到的风载荷N1为：式中，N1为配电线路轴向方向所受到的风载荷，θ为风向与配电线路轴向方向之间的夹
角，D为配电线路的外径，v为风速；所述配电线路垂直方向所受到的重力载荷N2为：N2＝m
Σ
g
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，N2为配电线路垂直方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学军，丁坤，孙亚璐，付兵彬，杨昌海，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：