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大风及暴雨对电网故障率的时空影响分析

许剑川 杨定光 吴玉统 李磊磊

摘要：西双版纳地区雨季高温多雨，旱季干燥，地形条件复杂，大风、山火、暴雨、雷电、洪涝以及地质灾害频发，严重威胁电网运行。在各种不同类型的自然灾害中，大风及暴雨会对电网的运行造成影响，可能会引起各种事故，这不仅会造成大面积停电，而且可能造成人员伤亡。下面，针对的大风及暴雨对电网故障率的时空影响进行分析，进而提高西双版纳电网运行的稳定性。
关键词：大风灾害;暴雨灾害;电网故障;预警防御
大风及暴雨灾害会对电网造成严重破坏，为了实现电网中各项设备的保护，要在对大风还暴雨对电力设备造成影响的基础上，做好台大风及暴雨预警防御问题分析，最终对两者导致的输电线路故障率进行全面阐述。
1 大风对电力设备的破坏
大风通过的风会间接或直接引发事故，这会引起断路或短路事故，无法通过合闸方式恢复供电。大风对电力设备的破坏主要体现在以下几个方面：
（1）断线、倒塔
风载过大超过导线能够承载的极限时会引起断线，同时，大风将导体刮起，也会引发短路事故;风力过大，会导致的电网重的杆塔因为风力影响，而发生倾斜或倒塌事故，杆塔发生倒塌会提高电网中线路出现断线的几率。
（2）各种异物悬挂在导线上
大风会导致树枝、布条、气球等各种物质被刮到空中，这些物质会缠绕在在电线上，各种异物悬挂在导线上，这会提高风偏闪络发几率，而导线上悬挂异物一旦受潮，容易引起相间短路，或对地短路[1]。
（3）风偏闪络
大弧度或大档距导线在导线轴与风向之间的夹角超过了45°后，会出现较大的风偏问题，这一现象的出现，会导致电网中的悬垂绝缘子串会对金具或杆塔发生发电现象，也可能会对导线或周边物进行放电。出现风偏闪络现象后，电网中导线容易被烧毁，这提高导线出现断线几率，电网在实际运行期间，停运几率会提高[2]。
2 暴雨對电力设备的破坏
（1）杆塔
杆塔是电网中的一项重要设备，其主要位于滑坡体、跨河位置处，在发生暴雨时，杆塔容易遭受到的雨水的侵蚀与冲刷，这会对杆塔的整体性能造成破坏，容易引发杆塔倾倒事故
（2）变电站
变电站是电网中的一项重要设备，变电站的设置会受到电网规模、电网所在区域地形影响，其经常会被安置在城市内涝、低洼区域，这也就导致变电站在应用期间容易遭受到暴雨引起的洪水和泥石流的冲刷，使电力设备遭受破坏，而且会导致设备在运行过程中出现各种异常情况，导致设备运行能力变弱，这会导致通信系统在运行期间出现故障[3]。
3 大风与暴雨预警防御
大风与暴雨灾害可能引发的电网设备故障或损坏情况的在线分析，需要综合分析各类告警信息、保信信息等电网运行信息，以及气象、灾害的预测、实测等信息，如何对其中的非结构化、半结构化数据进行识别与处理，并综合灾害引发设备故障的机理模型和历史数据学习等方法对故障、灾损进行精准判断。从以往的大量经验来看，大风及暴雨预警主要包括以下几项内容：
（1）获取到电网中采用设备的各项背景，以及沿线地质和地貌等各项信息内容，而且要严格以及地理环境的具体特征，对输电线路进行适当分段，进而为后续相应工作开展提供支持。
（2）精准获取自动气气象站、气象中心等处的各项信息内容，得到台风及暴雨等各项动态信息内容的监控，掌握未来一段时间天气的变化，确定是否会出现大风及暴雨天气，如果存在大风及暴雨天气，要提前采取相应措施完成相应预防，降低事故发生几率。
（3）利用风速预报模块大风的风速和风场的具体时空分布情况进行全面、精准预测，而且要依据输电线路地理环境，或者风速检测值完成预测结果的修正;评估降雨量模块对依据气象降雨预报信息内容，全面结合降雨监测值，或地理环境修正，进而为对线路所在区域在未来一段时间的降雨量进行精准预测[4]。
（4）大风及暴雨灾害都会对电网中在实际运行期间出现的各种故障的评估造成一定影响，具体评估包括的内容如下：①对电网在运行期间的每一段线路在运行期间的段线故障率，异常物体悬挂率、倒塔故障率等各种不同类型故障率进行综合评估，进而对各种不同类型的故障进行综合，最终获取到应影响整体输电电网整体在运行期间发生故障的整体几率。②评估每条线路在山洪、滑坡、泥石流等各种不同条件下的故障，然后各项故障的发生几率进行综合，最终获取到暴雨环境下，整条线路在运行期间发生故障的几率。
（5）提高对各种小概率风险事件内容的重视，依据电网线路在实际运行情况，线路总故障发生几率的情况，完成对采用预想故障表的调整，然后将获取到的各项信息内容，都精准的提供给电力系统安全稳定分析软件接口中，通过对信息的应用，实现预警防御。
4 大风及暴雨引起电网故障率分析
4.1 大风引起各种故障的几率
大风会引起断线、倒塔、异物挂线、风偏闪络等各种故障，每一种故障都的发生几率都各不相同，而对于的电网的总故障几率来说，就是将每一种故障的发生几率加起来求和即可。针对大风原因引起的每一种类型的电网故障几率，可以通过计算获取，下面，以因为大风原因引起的倒塔故障率的计算为例进行分析。
杆塔在应用期间发生折杆或倒塔主要是杆塔线路受风力影响，杆塔两侧受不均，以及杆塔风载过大，超出了杆塔在具体应用期间能够承受的最大范围。因为杆塔在应用期间承受的不平衡力为F，其可以依据杆塔两侧导线水平力σ10及σ20完成，具体计算可以利用公式（1）完成。
在公式（1）中，表达的转角他两侧输电线路的具体加角，如果分析的杆塔为直线塔，该角度为0;N表示的为杆塔中采用导线的具体数量。
4.2 暴雨引起输电线路故障的几率
暴雨会引起滑坡、山洪、泥石流等各种不同类型的灾害，这些灾害都会导致线路发生故障。针对每一种类型灾害引起的事故的几率，都可以通过分析计算获取，下面，以的山洪灾害引起的故障率为例进行分析[5]。山洪灾害对杆塔安全的影响主要有沟道分布、沟道杜塞情况、地形坡度、以及水文条件与地形高度等各项因素的影响。在实际问题分析期间，可以采用模糊化方式获取到山洪引发线路故障的具体几率。
5 结语：
大风及暴雨会对电网造成破坏，这会引起大范围停电，为了实现对大风及暴雨引起的灾害进行预防，不仅要对气象数据及轨迹进行跟踪，而且还要掌握的电网线路所在区域的地形、植被情况等各种对电网运行会造成影响的非电气设备、电气数量等各项内容的走向和位置。针对现代电网的整体运行情况来说，人们对于电网可能出现的各种风险的关注都集中在最大的潜在故障，因此，目前电网中采用的分故障防御系统，对于大风及暴雨灾害引起的电网灾害都具有一定适应性。但是，为了更好保护电网，提高其运行的稳定性，减少各种不同类型灾害发生，要加强对气象卫星、自动气象站布置情况的全面考虑，对算法进行改进，实现对电网的保护，降低事故发生几率。
参考文献：
[1]孔丹军，王曦，戴彬.浅谈运用“五张牌”降低农网运维故障率的探索与实践[J].农电管理，2019（11）：66-67.
[2]廖静丽.基于输电线路故障特性的电网综合风险评估体系[J].技术与市场，2019，26（04）：139+141.
[3]刘坤，王克文，祁小鹏.基于元件故障率曲线的配电网可靠性评估和配电终端优化配置[J].电力系统保护与控制，2017，45（13）：49-5
[4]李龙，谢大为，汤伟，等.计及气象因素的电网输电线路故障停运概率分析与应用[J].价值工程，2017，36（32）：148-150.
[5]竺庆茸，李晗，李先允，王书征.含光伏的主动配电网非对称故障条件下对并网点电压影响的研究[J].电测与仪表，2019，56（04）：101-106.
中国电气工程学报2020年14期
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