[发明专利]一种考虑降雨型滑坡地质灾害的电力系统风险评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统风险评估方法，具体涉及一种考虑降雨型滑坡地质灾害的电力系统风险评估方法。

背景技术

输电杆塔作为电网高压输电线路的支撑体，输电杆塔的完整性直接关系着电网的安全稳定运行和供电可靠性。随着“西电东送”、、“川藏电力联网工程”等战略的实施，越来越多的高压输电网络建设在丘陵、山区以及河流等危险地势，降雨灾害气象极易诱发地质灾害，不仅威胁着降雨灾害区域内人员生命财产安全，而且也威胁着输电杆塔的完整性，对输电线路的正常运行造成严重的影响。根据我国西南地区某电力公司统计资料，暴雨和持续性强降雨天气下已经发生多起输电杆塔损毁事故，包括滑坡地质灾害滑坡体冲撞输电杆塔而变形、输电杆塔地基下沉后倾斜等事故。因此，降雨型滑坡地质灾害引起输电线路断线事故已经受到了电力部门的重点关注，提前预防此类事故的发生显得极其重要。

一般而言，输电杆塔的选址是经过严格规划和帅选后制定的，杆塔具有较高的抗干扰能力。但是，降雨气象下雨水不断入渗到土壤中，土壤趋于饱和状态，最终导致边坡失稳进而引发滑坡地质灾害，威胁着输电杆塔的安全。当输电杆塔处于滑坡体上方时，杆塔下方土体被慢慢掏空易导致杆塔地基下沉；当输电杆塔处于滑坡体下方时，滑坡体从高势能下滑冲撞杆塔易导致杆塔变形甚至倾覆。因此，对输电杆塔周围降雨气象和地质环境的监测是预防此类事故发生的基础。

考虑降雨型滑坡地质灾害的电力系统风险评估方法是潜在滑坡地质灾害威胁输电系统带来系统风险的量化方法，为电网运行人员保证系统稳定运行和供电可靠性提供决策依据。为科学实施输电线路因杆塔损坏而断线的预防措施，首先需建立输电杆塔损坏概率模型，进而建立输电线路断线失效概率模型，然后建立系统风险评估模型，最后根据评估结果制定应急决策，从而避免或减轻降雨型滑坡地质灾害对电网造成的损失。

目前，针对降雨灾害气象诱发地质灾害对输电系统影响的风险评估方法鲜有研究。因此，结合降雨气象模型和滑坡致灾模型进行电网风险评估显得意义重大。

发明内容

本发明目的是提出一种考虑降雨型滑坡地质灾害的电力系统风险评估方法，针对降雨气象诱发地质灾害的特点，分析处于丘陵、山区和河流等位置的输电杆塔损坏情况，为科学合理地防范降雨型地质灾害对电力系统安全运行造成的威胁提供决策依据。

本发明提出的一种考虑降雨型滑坡地质灾害的电力系统风险评估方法，包括以下步骤：

Step1获取输电杆塔所处位置的降雨气象数据信息、地理环境数据信息、滑坡体下滑关联参数和电网数据信息；

Step2估算累积降雨量、滑坡体冲撞输电杆塔等效冲击力和冲撞后输电杆塔挠曲度；

Step3采用曲线拟合法获得降雨诱发岩土滑坡灾害的概率密度函数和滑坡体下滑导致输电杆塔变形的概率密度函数；

Step4建立降雨型滑坡灾害导致输电杆塔损坏的联合概率分布模型，基于网格化技术统计降雨区域内输电杆塔的数量并计算输电线路失效概率；

Step5采用蒙特卡洛法对输电线路状态进行抽样获得系统失负荷概率；

Step6计算系统失负荷状态下的最小切负荷量；

Step7统计系统风险指标。

其中，Step1中所述输电杆塔所处位置的降雨气象数据信息包括滑坡灾害发生时前期降雨的日降雨量和滑坡灾害当日实时降雨量；所述输电杆塔所处位置的地理环境数据信息包括岩体组成、坡体倾斜角度和滑坡体密度；所述滑坡体下滑关联参数包括滑坡体下滑时滑体平均厚度、滑面摩擦系数和滑体冲撞输电杆塔时距离地面的平均高度；所述电网数据信息包括输电线路位置、输电线路长度、输电线路档距、输电杆塔高度、输电杆塔弹性模量、输电杆塔平均截面积和输电杆塔平均宽度。

其中，Step2中所述累积降雨量r(t)的计算公式如式(1)所示：

r(t)＝qr₁+q²r₂+…+q^tr_t(1)

式(1)中r_t表示滑坡地质灾害发生前第t天的降雨量，mm；q为衰减系数，由杆塔所处区域内滑坡体组成性质和降雨蒸腾作用等因素决定。

其中，Step2中所述滑坡体冲撞杆塔等效冲击力F(x)的计算公式如式(2)所示：