[发明专利]极端高温与森林火灾联合作用条件下电网停运概率预测方法

摘要

极端高温与森林火灾联合作用条件下电网停运概率预测方法，本发明涉及电网停运概率预测方法。本发明是解决现有方法因不能计算极端天气条件下导线温度等参数而导致不能算出线路故障概率的问题，而提供极端高温与森林火灾联合作用条件下电网停运概率计算方法。一、计算绝缘击穿引起的导线短路故障概率P(electicbreakdown|fire)；二、计算由极端高温与森林火灾联合作用条件下导致的导线高温引起的故障概率P(HighTemp|fire)×P(fault|HighTemp)；三、计算极端高温与森林火灾联合作用条件下电网停运概率。本发明应用于电力系统领域。

主权项

1.极端高温与森林火灾联合作用条件下电网停运概率预测方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、计算绝缘击穿引起的导线短路故障概率P(electicbreakdown|fire)；二、计算由极端高温与森林火灾联合作用条件下导致的导线高温引起的故障概率P(HighTemp|fire)×P(fault|HighTemp)；其中P(fault|HighTemp)具体计算步骤为：二一、计算表征导线与辐射表面的位置关系的角系数发生森林火灾时，将着火的树木等效为相同形状的辐射表面，实际估算中，认为辐射表面是一个平面，设树木高度为A，导线与树木水平距离为V，取单位长度的辐射表面与导线；β为辐射表面某一位置与导线连线与竖直方向的夹角，在角度为β处有一个角度增量dβ，对应辐射表面面积增量为ds，由几何关系可得：总辐射热量为H，对应辐射面面积增量ds辐射热量为dh，则：辐射热量dh传递到导线处热量为dq，则由辐射基本原理知，β在[0,π]内变化时，辐射强度ρ随着β正弦分布，即：导线在ds为中心、V/sinβ为半径圆内所占圆心角，故：dq＝dh×ρ×θ整个辐射面传递到导线处热量为dq的积分:带入后求得：故可以求得角系数其中r为导线半径，β1为树木底部与导线连线与竖直方向的夹角，β2为树木顶部与导线连线与竖直方向的夹角；二二、根据着火的树木等效为相同形状的辐射表面计算单位时间传到导线处功率qf：所述辐射表面温度与火源温度相同，由传热学知识可知，单位时间传到导线处并被导线吸收能量可以表示为：其中qf——森林火灾辐射引起的导线吸热功率A——树木高度σ——史蒂芬玻尔兹曼常数T——森林火灾温度ε——导线吸收率α——着火树木发射率——着火树木对导线的角系数其中角系数是表征导线与辐射表面的位置关系的系数，表示所有辐射热量中到达导线处的能量所占百分比；二三、根据微分方程计算导线温度Tc：根据导线热平衡方程，温度用微分方程描述，极端高温与森林火灾时的导线温度热平衡方程描述为：式中：ql表示导线流过电流而发出的热功率；qs表示导线在日照作用下吸收的热量；qc表示导线对流作用而散失的热功率；qr表示导线热辐射散失的热功率；qf表示森林火灾热辐射引起的导线吸热功率；Cp表示导线的比热容；m表示导线单位质量；t表示时间；Tc表示导线温度；当无森林火灾情况下，qf值为零；二四、计算极端高温天气下，单位时间内单位档距的输电线路的故障率λs：(1)导线温度较低即低于正常温度上限TL：导线发生断线概率极低，近似认为是λs＝0；(2)导线温度高于输电线路设计极限TH：导线一定断线，即故障率为λs＝1，单位为：次/(档距·时窗)；时窗选为1小时；(3)当温度介于T_L和T_H之间时，温度是导线故障率主要影响因素，按照直线拟合导线故障率，即根据以上条件，计算出极端高温天气下，单位时间内单位档距的输电导线的故障率，记为λs；二五、计算出单位档距输电导线在所选取的时间段ΔT内发生故障的概率ps即P(fault|HighTemp)：故障率λs＝0时，故障概率ps＝0；故障率λs＝1时，故障概率ps＝1，故障概率随ΔT增加而增加；当温度升高到TH附近时，故障率λs接近1，此时，故障概率ps≈1；三、计算极端高温与森林火灾联合作用条件下电网停运概率Pc＝P(electricbreakdown|fire)+P(HighTemp|fire)×P(fault|HighTemp)式中Pc表示电网停运概率；P(electicbreakdown|fire)表示绝缘击穿引起的导线短路故障概率；P(HighTemp|fire)表示森林火灾条件下导致的导线高温引起的故障概率；P(fault|HighTemp)表示极端高温条件下导致的导线高温引起的故障概率。