[发明专利]一种架空输电线路导地线脱冰跳跃风险预警方法及系统

说明书

本发明公开了一种架空输电线路导地线脱冰跳跃风险预警方法及系统，包括：基于气象预报数据采用导线覆冰厚度计算公式以及日辐射值计算公式，分别计算导线覆冰厚度和日辐射值；基于所述导线覆冰厚度、日辐射值和最高气温预测的脱冰趋势等级；基于所述气象预报数据采用预先构建的有限元模型模拟架空输电线路的响应，确定脱冰跳跃趋势等级；基于所述脱冰趋势等级和所述脱冰跳跃趋势等级确定架空输电线路脱冰跳跃风险等级预警；本发明为我国覆冰较为严重地区的架空输电线路脱冰跳跃风险等级预警提供了一种有效的解决手段；为预判脱冰跳跃开展线路机械除冰或融冰提供依据，便于及时有力的做好调度、运维等工作。

技术领域

本发明涉及电网防灾减灾领域，具体涉及一种架空输电线路导地线脱冰跳跃风险预警方法及系统。

背景技术

导线不均匀覆冰和不同期脱冰是冰区输电线路中的常见现象，导线脱冰会引起导线的剧烈运动，使导线跳跃上下摆动,这将导致导线档中空气间隙减小，严重时以致相间闪络；同时脱冰跳跃还会对绝缘子串，金具及铁塔产生较大的动态拉力，对其产生破坏作用，在重冰区大档距的情况下，导线脱冰的影响尤为显著

架空输电线路脱冰可导致导地线拉力的剧烈变化和明显跳跃，可引起线路跳闸，或引起导地线断股、金具损坏，严重时可造成地线支架损坏、导地线断线甚至倒塔，给电网的安全稳定运行带来了巨大威胁。

发明内容

为了解决架空输电线路脱冰可导致导地线拉力的剧烈变化和明显跳跃，可引起线路跳闸的问题，本发明提供一种架空输电线路导地线脱冰跳跃风险预警方法，包括：

基于获取的一定时间尺度逐时气象预报数据采用预先确定的导线覆冰厚度计算公式计算逐时导线覆冰厚度；

基于所述逐时导线覆冰厚度、逐时气象预报数据，结合预先构建的有限元模型确定所述架空输电线路中各设备脱冰趋势等级和脱冰跳跃趋势等级；

基于所述各设备脱冰趋势等级和所述脱冰跳跃趋势等级，确定架空输电线路的脱冰跳跃风险等级；

所述有限元模型用于将所述架空输电线路覆冰相关数据按区域分布进行构建。

优选的，所述导线覆冰厚度计算公式由架空输电线路所处地形、历史上架空输电线路发生覆冰及覆冰故障时的温度、风速、主导风向、风向与线路走向夹角、湿度、冻雨过程的时间、覆冰厚度、降水量、水的密度、雨凇的密度、液态水含量、辐射强度参数确定。

优选的，所述导线覆冰厚度的计算公式如下式所示：

其中：R为覆冰厚度，N为冻雨过程的时间，P为过程降水率，ρ₀为水的密度，ρ为雨凇的密度，V为风速，W为液态水含量。

优选的，所述基于所述逐时导线覆冰厚度、逐时气象预报数据，结合预先构建的有限元模型确定所述架空输电线路中各设备脱冰趋势等级和脱冰跳跃趋势等级，包括：

基于所述逐时气象预报数据中的日辐射平均值和日辐射最大值在设定时间段内的增加量判断覆冰脱落日；

将判定为覆冰脱落日时的逐时导线覆冰厚度和逐时气象预报数据中的最高气温与设定脱冰跳跃等级阈值进行比较，确定架空输电线路中各设备脱冰趋势等级；

所述逐时气象预报数据和预先构建的有限元模型确定所述架空输电线路中各设备的脱冰跳跃趋势等级。

优选的，所述日辐射平均值计算式如下式所述：

式中，日辐射平均值，F_{(i,j)(yyyy,mm,dd,h)}：一天中一个小时段的日辐射值；

所述日辐射最大值计算式按下式计算：