[发明专利]一种输电线路风偏故障的气象风险预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路风偏故障预警技术领域，具体涉及一种针对输电线路夏季风偏故障的气象风险预警方法。

背景技术

由于输电线路中的架空线路常年暴露在室外，经常受到风力的作用发生摆动，至使导线-杆塔或导线-周围树木间电气距离减小，当此间隙距离的电气强度不能耐受系统最高运行电压时便会发生击穿放电，这种现象一般称为线路的风偏闪络现象。风偏闪络不同于雷击闪络和操作冲击闪络，它多发生在工作电压下，且由于风的连续性和持续性，风偏闪络一旦发生一般是不可能重合闸成功的，这将直接导致线路的非计划停运，严重影响国家电力系统的正常安全运行。自从我国输电线路第二代塔杆投入运行，输电线路风偏闪络事故频繁发生，给我国国家电网带来了严重的影响和重大的经济损失。

强风是发生风偏闪络最直接的原因，它使绝缘子串向杆塔方向倾斜，减小了导线和塔的空气间隙距离。大风时伴随的大暴雨或冰雹可使放电电压降低。如果对恶劣天气估计不足，设计风速比实际风速小，则容易发生风偏闪络事故。因此，一直以来强风都是电网关注的重点。虽然日常的天气预报中也有大风的预报预警，但是，这种针对公众的预报通常关注的是城市人口密集区，而且预警范围较大，精度不够。而输电线路很多都在人烟稀少或地形影响显著的地区。因此，天气预报的大风预报预警不能满足电网运行维护的需求。

过去关于风偏闪络的研究只考虑了近地面风速的大小，未曾关注强风的发生机理，因此，在风偏闪络预警模型中对风速的考虑过于简单，预警效果不佳。以夏季为例，夏季是风偏闪络故障多发时期，而夏季的强风多与强对流天气有关。强对流天气通常局地性非常强，强风持续时间不长，发生的范围可能也不大，因此，存在某些地方实际风速很大，但是邻近的气象站未曾观测到很大的风速的现象，单从气象站记录的风速资料来判断强风可能会导致线路风速估计值偏小。此外，导致风偏闪络的天气系统在不同的季节不同的地区影响不同，强风的特征也存在显著差异。冬春季大风导致的风偏闪络事故可能与瞬时风速、大气的垂直运动有关，气象站记录的平均风速不能反映出这些风况特征。另一方面，并非所有的强风都会导致风偏闪络。例如，2009年6月3日出现了大范围飑线，但是，河南没有风偏闪络故障记录。因此，需要深入研究强风天气系统与风偏闪络故障之间的联系，才能提高风偏闪络预警模型的效果。

强风与强天气系统密切相关，而强天气系统通常还伴随着气压、气温、降水的显著变化，整层大气也会出现明显的稳定性变化，流场、温湿度场的变化也非常明显。综合这些特征可以判断导致风偏闪络故障的天气特征，从而实现对风偏闪络故障的气象风险预警。

发明内容

本发明的目的是提供一种输电线路风偏闪络的气象风险预警方法，能够深度揭示与风偏闪络关联的强天气过程高空地面气象特征，建立风偏闪络故障与整层大气运动特征间的关联模型，对可能发生风偏闪络的气象条件进行预警，有助于针对性地管控电网运行风险、提高电力系统的运行可靠性水平。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：本发明采用的技术方案为：

1 建立与风偏闪络故障关联的整层大气综合模型

1）分析风偏闪络故障发生前后的天气过程特征

结合历史风偏闪络故障发生前后的天气图、雷达图，初步分析与风偏闪络故障对应的高低空形势和地面天气形势、天气现象，总结风偏闪络故障发生前后天气过程的变化特征。根据不同的天气系统估计用来刻画天气过程特征的地面、高空气象要素和指标。

2）确定地面气象因子

收集历史风偏闪络故障发生前后线路附近的气象站观测资料，分析风速、风向、气温、气压、相对湿度、降水量要素在风偏闪络故障发生前后以及整天气过程中的时空变化。根据天气系统进行分类，总结同一类天气系统导致的风偏闪络故障地面气象要素的变化规律，并从中挑选出最具代表性的地面气象因子。

3）确定高空气象因子

收集历史风偏闪络故障发生前后的探空资料，分析不同等压面风速、风向、气温、气压、露点要素以及各种天气指标在风偏闪络故障发生前后以及整个天气过程中的变化。根据天气系统进行分类，总结同一类天气系统导致的风偏闪络故障的高空气象要素变化规律，并从中挑选出最具代表性的高空气象因子。

4）确定气象因子阈值

综合考虑气象站与线路故障点的距离，观测时间与故障时间的差异，以及各风偏闪络故障对应的地面、高空气象因子的值，初步确定气象因子阈值。