[发明专利]基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域中的架空输电线路覆冰在线监测技术领域，特别涉及一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法。

背景技术

我国是世界上输电线路覆冰严重的国家之一。严重覆冰和积雪会导致输电线路机械和电气性能急剧下降，引起绝缘子闪络、线路跳闸、断线、倒塔、导线舞动和通信中断等事故。2008年初，我国南方部分省份遭受了80年以来最为严重的冰冻雨雪凝冻灾害，冰闪频发，线路跳闸、断线和倒塔等事故普遍，给南方地区电力系统的安全稳定运行和电力供应带来极大的影响和威胁。

输电线路覆冰在线监测技术已成为国内外研究的热点，我国南方电网及其管辖的广东、广西、云南和贵州省网，国家电网及其管辖的华中、华北、山西、湖南和福建等地区电网已建立了输电线路覆冰状态监测系统。输电线路覆冰监测系统一般由监测终端、通信网络和主站组成。监测终端对绝缘子串悬挂点拉力或线夹出口处导线倾角、绝缘子串倾斜角和风偏角实时监测，通信网络将监测数据上传至主站，主站后台软件根据力学计算模型，计算出等效覆冰厚度，当等效覆冰厚度接近设计冰厚时报警。等效覆冰厚度的准确性依赖于传感器和计算模型，单纯依靠等效覆冰厚度报警，还无法全面指导输电线路的安全运行。只有研究监测量与故障之间的关系，评估覆冰对线路机械和电气性能等综合状态的危害，才能充分发挥其安全指导作用。

目前，已有的覆冰输电线路预警方法从线路破坏的角度进行预警，主要有以下不足：1、仅关心导线破坏，实际上由于架空地线无电流流过，其覆冰量大于导线，因此在导线破坏前地线及其支架已遭到破坏；2、没有考虑水平荷载过载情况，也没有考虑几个方向荷载综合作用的情况，当导线覆密度小的雪时，虽然其等效覆冰厚度未达设计厚度，但其实际厚度远超设计厚度，在一定风速作用下很可能水平荷载过载；3、过荷载的计算基于等效覆冰厚度不尽合理，一般从输电线路状态方程出发获得等效覆冰厚度，再以此计算导线荷载，而状态方程的前提是线路荷载分布均匀，在高差较大或档距相差较大情况下形成的导线不均匀覆冰下不宜用状态方程，因此覆冰厚度计算值存在较大误差，预警结果与实际有较大出入；4、导线不平衡张力的计算也基于等效覆冰厚度计算，因此结果也与实际有较大出入；5、只有过荷载才预警的方式无法全面预警，考虑实际运行中采取保护措施需要一定时间，在过载前发出预警信息才能有效预警线路故障；6、仅机械荷载评估，无电气性能评估，实际绝缘子覆冰闪络也是一种主要且频发的覆冰线路故障；7、评估或预警方式为阈值报警，会因阈值固定带来结果误差导致误判。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，本发明具有评估内容全面、计算方式科学、准确率高、有效防止输电线路故障等优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，包括下列步骤：

步骤S1：以导线、地线和杆塔为对象，根据监测参数，从机械性能和电气外绝缘性能两方面确定并计算具体评估内容的特征量；

步骤S2：确定模糊逻辑推理系统及其输入特征量和输出量，设计隶属度函数；

步骤S3：建立模糊逻辑推理系统，设计模糊规则，推理出机械性能和电气外绝缘性能状态模糊结果；

步骤S4：对步骤S3的模糊结果采用质心反模糊化法解模糊，按照最大隶属度原则取隶属度最大的模糊子集输出，得到状态评估结果。

为更好的实现本发明，所述步骤S1中，具体包括以下步骤：

步骤S1.1，确定并计算导线-杆塔体系垂直荷载状态特征量，具体包括导线垂直荷载和地线垂直荷载；

步骤S1.2，确定并计算导线-杆塔体系水平荷载状态特征量，具体包括导线水平荷载和地线水平荷载；

步骤S1.3，确定并计算导线-杆塔体系断线状态特征量，具体包括导线水平张力和地线水平张力；

步骤S1.4，确定并计算导线-杆塔体系纵向荷载状态特征量，具体是指导线纵向不平衡张力；

步骤S1.5，确定并计算线路电气外绝缘状态特征量，具体包括泄漏电流最大值和超过10mA泄漏电流脉冲次数。

优选的，所述步骤S2中的模糊逻辑推理系统采用曼达尼(Mamdani)模糊推理系统。

优选的，所述步骤S2中的隶属度函数形式为三角形隶属度函数和四边形隶属度函数。

优选的，所述步骤S2中的输入特征量和输出量，具体包括机械性能状态评估部分的输入特征量和输出量，以及电气外绝缘性能状态评估部分的输入特征量和输出量；其中