[发明专利]一种台风灾害下配电网故障率计算方法及系统

权利要求书

1.一种台风灾害下配电网故障率计算方法，其特征在于，包括：

基于在台风灾害下的台风风速、降雨强度的历史数据，建立表征台风烈度的概率密度函数模型；

建立台风持续时间的概率分布函数模型；

基于所述表征台风烈度的概率密度函数模型和台风持续时间的概率分布函数模型，建立在台风灾害下的配电网故障率计算模型；

基于所述配电网故障率计算模型，计算台风灾害持续时间内负荷失电的总概率；

所述建立台风持续时间的概率分布函数模型包括：

通过判断t时刻台风烈度是否降低至最低等级标准，建立台风持续时间的概率分布函数模型；其中，所述通过判断t时刻台风烈度是否降低至最低等级标准，建立台风持续时间的概率分布函数模型包括：

台风持续时间T表示为：

T＝t_end-t_begin；

式中：t_begin为台风起始时刻，t_end为台风结束时刻，其β置信区间的边界值通过如下公式得到：

式中：分别为台风风速、降雨强度的条件置信区间上限，V_wmin为台风风速的最低等级标准，V_rmin为降雨强度的最低等级标准；

式中：分别为台风风速、降雨强度的条件置信区间下限；

则台风持续时间T的β置信区间为

所述基于所述表征台风烈度的概率密度函数模型和台风持续时间的概率分布函数模型，建立在台风灾害下的配电网故障率计算模型包括：

分别建立电杆故障率模型、架空线故障率模型、绝缘子故障率模型和变压器故障率模型；

根据所述电杆故障率模型、架空线故障率模型、绝缘子故障率模型和变压器故障率模型得到配电网故障率计算模型；其中，

所述建立电杆故障率模型包括：

建立以电杆状态为基本变量的功能函数：

Z1＝R1-S1；

式中：R1为电杆抗弯强度，S1为风荷载引起的电杆内部应力，与风速、风向有关；

其中，R1为电杆抗弯强度服从下式的Gauss分布：

式中：μ_P为混凝土电杆抗弯强度的均值，δ_P为混凝土电杆抗弯强度的标准差，β、υ可以通过实际运行经验或破坏性试验测得，M_u为混凝土电杆的承载能力校验弯矩；

电杆在时刻t正常运行概率为：

则电杆在时刻t的故障率为

所述建立架空线故障率模型包括：

计算架空线自重L_G和最大承受应力L_Desm：

式中：L_v为架空线垂直档距，G₀为单位长度架空线的质量，T_m为拉断力，由架空线型号决定，K为安全系数；

以架空线状态为基本变量的功能函数如下：

Z2＝R2-S2；

R2＝L_G+L_Desm；

式中：R2为架空线抗拉强度，S2为风荷载引起的架空线内部应力，与风速、风向有关；

架空线在时刻t的故障率为：

式中：μ_P为架空线抗拉强度的均值，δ_P为架空线抗拉强度的标准差；

所述建立绝缘子故障率模型：

绝缘子闪络的降雨量临界值表示为：

式中：为绝缘子闪络电压的临界值；P为当前环境气压；P₀为标准大气压，a、b、c均为常数；

单个绝缘子的闪络概率为：

式中：F(V_rain(t))为降雨强度的概率分布函数，通过如下公式得到：

所述变压器故障率模型包括：

变压器绝缘油火花放电的降雨量临界值和油浸纸被击穿的降雨量临界值分别表示为：

式中：W₁为变压器绝缘油水分含量，W₂为变压器油浸纸水分含量，N为降雨持续时间，即为台风灾害持续时间t_total，a₁、a₂、b₁、b₂、n₁、n₂均为常数；

绝缘油火花在t时刻的放电概率为：

油浸纸在t时刻的击穿概率为：

则配电变压器总故障率为：

P_h(t)＝P_h1(t)+P_h2(t)-P_h1(t)P_h2(t)；

所述根据所述电杆故障率模型、架空线故障率模型、绝缘子故障率模型和变压器故障率模型得到配电网故障率计算模型包括：

P_Σ＝Max(P_r(t)+P_l(t))+P_g+P_h(t)，t∈[0,t_total]；

式中，P_Σ为台风灾害持续时间内负荷失电的总概率，P_r(t)为电杆在时刻t的故障率，P_l(t)为架空线的时刻t的故障率，P_g为单个绝缘子的闪络概率，P_h(t)为变压器在时刻t的故障率。

2.根据权利要求1所述的台风灾害下配电网故障率计算方法，其特征在于，所述基于在台风灾害下的台风风速、降雨强度的历史数据，建立表征台风烈度的概率密度函数模型包括：

台风风速和降雨强度的时变概率向量V(t)表示为：

V(t)＝[V_wind(t)V_rain(t)]；

式中：V_wind(t)为t时刻台风风速的概率向量，V_rain(t)为t时刻降雨强度的概率向量；

利用台风风速、降雨强度的历史数据拟合得到V(t)的概率密度函数ρ(V(t))。