[发明专利]计及动态空气密度的输电线路风偏放电预警方法

说明书

技术领域

本发明属于风偏最小间隙距离计算领域，特别涉及一种计及动态空气密度的输电线路风偏放电预警方法。

背景技术

风偏是指架空输电线受风力的作用偏离其垂直位置的现象，包括跳线风偏、相间风偏和绝缘子串风偏。跳线风偏是指转角塔跳线受到大风影响，使跳线与转角塔的距离缩短，形成跳线放电；相间风偏是指强风条件下，导线之间的电气距离缩短，使不同相导线间放电；绝缘子串风偏角是指在风力作用下，绝缘子串相对于杆塔发生倾斜，使绝缘子串底端悬挂的导线与杆塔间的空气间隙距离变小而发生放电。其中，绝缘子串风偏是造成风偏跳阐事故的主要因素，其直接原因是悬垂绝缘子串的风偏角过大，使绝缘子串下端带电体与杆塔之间的空气间隙减小，当此间隙的电气强度不能承受系统运行电压时就会发生放电现象。

在计算风偏角时，传统方法是刚性直杆模型，在计算过程中，将空气密度取为固定标准值，而在风偏发生的恶劣气候中，空气密度是不定的，这势必影响对绝缘子串风偏角的计算，导致空气间隙距离计算不准确，影响电力调度检修部门的故障应急决策。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明基于气象学理论，提供了一种计及动态空气密度的输电线路风偏放电预警方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

计及动态空气密度的输电线路风偏放电预警方法，包括：

S1风偏在线监测系统或气象站采集相对湿度监测值，采用相对湿度监测值和饱和水汽压计算水汽压e，基于气象学理论计算动态空气密度

S2根据动态空气密度，采用伯努利方程计算基准风压W₀＝ρv²/2；

S3采用基准风速计算导线的水平风载荷F_d＝αK_hμ_scSW₀sin²θ；

S4采用水平风载荷计算悬垂绝缘子串的风偏角

S5采用最小空气间隙模型计算导线与杆塔主材的风偏最小间隙距离d；

S6根据风偏最小间隙距离进行风偏放电预警；

上述，p为大气压强；t为空气温度；v为设计基准高度下的基本风速；α为风压不均匀系数；K_h为风压高度变化系数；μ_sc为导线的体型系数；S为导线受风面积；θ为风向与导线径向的夹角；F_j为悬垂绝缘子串的水平风载荷；G_d为导线的垂直载荷；G_j为悬垂绝缘子串的垂直载荷；β为风向与导线轴向的夹角；m为横担长度；n为悬挂点到杆塔垂直中心线的距离；l为悬垂绝缘子串的总长度；η为横担和杆塔主材的夹角。

步骤S1中，相对湿度监测值、水汽压e和饱和水汽压E具有数学关系：

步骤S2中，设计基准高度下的基本风速v采用如下方法获得：

当地空旷平坦地面上10m高度处、10min时距测得的年最大风速平均值，经概率统计得出的50年或30年一遇最大值后确定的风速。

和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明考虑更全面，可提空气间隙距离的计算精度，确保预警准确性，对保证电网安全运行具有重要意义。

附图说明

图1为风向三维空间示意图；

图2为导线和悬垂绝缘子串的受力分析图；

图3为最小空气间隙距离计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明的具体步骤如下：

步骤一：计算动态空气密度。

计算水平风荷载时，通常取空气密度为标准值1.2255kg/m³。

气象学理论中，空气密度与空气温度、空气湿度以及大气压强有关，空气密度在空气温度、空气湿度以及大气压强条件下的计算式为：

式(1)中，ρ为空气密度；p为大气压强；e为水汽压；t为空气温度。

采用风偏在线监测系统或气象站监测相对湿度f，根据相对湿度f、水汽压e和饱和水汽压E间的关系，计算水汽压e，代入公式(1)中即可求得空气密度。

相对湿度f为空气的水汽压e与同一温度下的饱和水汽压E之比：