[发明专利]山地赋存环境中500kV高压输电线路的健康评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种山地赋存环境中500kV高压输电线路的健康评估方法，尤其是对地形起伏较大且地质环境复杂的高压输电线路在不同荷载组合下的运行状态判断、力学响应及可靠性分析及健康状态评估方法。

背景技术

发展高压、超高压输电已成为各国电力供应的主要发展模式。为满足经济发展对能源的需求，我国提出了“西电东输”、“北电南送”的电力发展战略，而线路走廊所经之处常常具有自然条件及赋存环境复杂的特点。因此，极端自然灾害和复杂赋存环境下的输电线路安全是电网稳定运行的重要保证。近年来气候异常导致自然灾害及地质灾害频发，极易引起电网大面积停电风险。如作为西电东送的要道的500kV张恩双回线，跨越重庆及湖北两省，高压输电线路密集，线路走廊所经之处高山峻岭蜿蜒绵长，气候变化多端：渝东南暴雨多发生在7月～9月，暴雨强度绝大多数区县超过150mm，客观上提供了泥石流暴发的激发条件，形成破坏性的泥石流或滑坡，造成了多处塔基和杆塔破坏；鄂西南咸丰、恩施等山地，6月～8月降雨量为1300mm～2000mm，因暴雨导致的泥石流、滑坡灾害在6月～8月较高，占全年统计总数的84％，7月份最多，占43％。因此，如此自然条件及地质环境为高压输电线路的安全运行提出了严峻考验，进行输电线路在线监测及可靠性评价是解决该问题的重要思路，对评价输电线路的健康状态并进行线路安全预警具有重要的指导意义。

作为川渝电网与华中主网联络南通道的500kV张恩双回线始于重庆市彭水县的500kV张家坝站(张家坝村)，止于湖北省恩施州宣恩县的500kV恩施变电站(晓关镇)，线路总体走向由西向东，全长150.646公里(大部分同杆并架)。其线路走廊所涉及的地形以高山大岭和山地为主，其中丘陵占17％，山地占45％，高山大岭占38％，该地区岩层主要为泥岩、页岩、泥灰岩和灰岩等，且该地区属亚热带湿润季风气候区，强降雨极易诱发泥石流或滑坡等地质灾害，且在山地风的共同作用下，塔基及输电线路的安全均受到了严重威胁。因此，分析500kV张恩线全线的自然条件及赋存环境，建立各基杆塔的承载力模型、稳定性分析模型及健康评价模型，有助于了解各基输电杆塔的运行状态、力学响应、可靠性及健康状态。鉴于500kV张恩线跨越渝鄂两省，线路走廊复杂，进行细致的地勘调研及力学分析是准确评价输电塔可靠性和线路安全运行的基础，是高压输电线路健康评价模型建立的重要依据。因此，开展复杂山地赋存环境中输电塔健康状态评估的研究显得尤为重要。

为了更清晰地反映山地环境中高压输电线路在组合荷载下的力学响应及可靠性，为了提高输电线路塔线体系健康状态评估精度并给出加固策略的准确方案，有必要发明一种有效的方法从理论上确定并描述影响输电线路的控制因素，又能从技术上解决输电线路的力学响应分析、可靠性评价及健康诊断问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能简单、直接、经济和有效的山地环境中高压输电线路健康评估方法，该方法能分析不同山地环境中的500kV高压输电线路的稳定性、风振响应、力学响应及可靠性，实现不同地形条件下的风振系数计算，提高山地环境中高压输电线路力学响应及可靠度分析的计算效率及精度，确保输电线路健康诊断及安全预警的准确性。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，1)测定高压输电塔所在位置的以下参数：

a)高压输电塔塔基赋存环境：非连续面(断层、节理及裂隙)、地下水和岩体强度参数，

b)高压输电塔下方基岩力学参数，

c)高压输电塔下方基岩质量分类，

d)高压输电塔基础类型，

e)高压输电塔基础尺寸，

f)高压输电塔所处位置地下水位，

g)高压输电塔所处位置地形起伏，

h)高压输电塔所处位置风速；

2)根据高压输电塔塔基赋存环境、高压输电塔下方基岩力学参数和高压输电塔下方基岩质量分类，建立塔基岩体质量的分级评分体系

根据高压输电塔基础类型、高压输电塔所处位置地下水位和高压输电塔下方基岩力学参数，建立塔基赋存环境的承载力分析体系；

3)根据所述高压输电塔所在位置的风速、风振响应及风振系数；得到所述高压输电塔所在位置的风荷载；

4)以精细化三维有限元模型模拟所述高压输电塔体系，以步骤2)确定的塔基地质隐患半定量模型和步骤3)确定的风荷载为主控因素，构建多因素协同控制的高压输电线路健康评价分析模型。