计及气象信息的电网可靠性分析

发布时间：2018-10-20 20:00

【摘要】：伴随着电网的快速发展和全球变暖、雾霾增多、气象多变及强对流天气的增多,由恶劣(极端)天气造成的输电线路、输电铁塔故障频繁发生,严重威胁了电网的安全可靠经济运行。冰风暴(覆冰)是冬季里极易发生的自然现象,其持续时间长,对输电线路、输电铁塔的影响非常明显,易导致断线倒塔事故发生。夏季的高温,则容易导致输电线路弧垂加大,增加输电线路的闪络风险,同时高温导致负荷需求增加,引起输电线路传输功率加大,加大了传功功率越限的风险。夏季也容易发生暴风雨现象,导致输电线路、输电铁塔振荡,造成断线倒塔事故发生。同时,在一些地区,暴雨会对铁塔塔基造成损坏,进一步加剧了倒塔风险。雷电现象生效时间短、变化快,引发的线路跳闸事件在电网故障统计中所占比例极大。各种自然灾害尤其是大范围的灾害性天气对输电线路造成的损坏比电气事故的影响更为严重恶劣,对计及气象信息的电网可靠性分析的研究具有重要意义。针对上述问题,本文对计及气象信息的条件下对安徽电网的气象预警系统进行深化研究。本文的研究内容及主要成果如下:(1)提出了冰-风荷载导致断线倒塔的改进模型及求解方法:采用“峰度法”计算冻雨量和风速的广义帕累托分布(GPD)的阈值参数;提出了冰、风荷载模型中双重积分的有效求解方法;计算铁塔两侧不平衡张力时,计及风速的时变特性。(2)建立了温度—弧垂计算模型,在此基础上提出了弧垂风险指数来对弧垂对线路的安全运行造成的影响进行评估,从而得到输电线路的弧垂停运概率;同时,对基于线路潮流及基于外界环境因素(高温)的线路停运概率进行分析,建立了输电线路综合停运概率模型。(3)对风雨荷载共同作用下的输电线路可靠性、输电线路断线概率进行了研究。建立了输电线路在风、雨荷载单独作用下的断线概率模型,提出了风、雨荷载单独作用下铁塔对输电线路反作用的铁塔风荷载、雨荷载反作用影响因子;以及建立了输电线路在风雨共同作用下联合断线概率模型。并对所建立模型进行了求解验证。(4)在对基于三时次雷区信息的电网雷击跳闸概率计算新方法深入理解的基础上,采用如下两种雷击预警模型:架空输电线路雷击闪络预警模型和架空输电线路绕击故障概率分析及预警模型对其进行改进。
[Abstract]:With the rapid development of power grid and global warming, the increase of haze, the increase of weather variability and strong convection, transmission lines caused by severe (extreme) weather, transmission tower failures occur frequently. It is a serious threat to the safe and reliable economic operation of the power grid. Ice storm (icing) is a natural phenomenon which is easy to occur in winter. It lasts for a long time, and the influence on transmission line and transmission tower is very obvious. The high temperature in summer will easily lead to the increase of transmission line arc, increase the risk of transmission line flashover, at the same time, the high temperature will lead to the increase of load demand, which will increase the transmission power of transmission line, and increase the risk of power transmission beyond the limit. Storms also occur in summer, resulting in oscillations of transmission lines and transmission towers, and accidents of broken and inverted towers. At the same time, in some areas, torrential rain can damage the tower, further increasing the risk of tower collapse. The lightning phenomenon has a short effective time and changes rapidly, which causes a great proportion of line tripping events in power network fault statistics. The damage caused by various natural disasters, especially in a large scale, is more serious than that caused by electrical accidents, so it is of great significance to study the reliability analysis of power grid taking into account meteorological information. In order to solve the above problems, the meteorological early warning system of Anhui Power Grid is studied in this paper under the condition of taking meteorological information into account. The contents and main results of this paper are as follows: (1) an improved model and solution method for the broken tower caused by ice-wind load are proposed. The threshold parameters of the generalized Pareto distribution (GPD) of freezing rain and wind speed are calculated by kurtosis method, and the ice is presented. The effective solution method of double integral in wind load model and the time-varying characteristics of wind speed are taken into account when calculating the unbalanced tension on both sides of the tower. (2) the temperature-sag calculation model is established. On this basis, the sag risk index is proposed to evaluate the influence of sag on the safe operation of transmission line, and the probability of sag outage of transmission line is obtained. The probabilities of line outage based on line power flow and environment factors (high temperature) are analyzed, and the probabilistic model of comprehensive outage of transmission line is established. (3) the reliability of transmission line under wind and rain load is analyzed. Transmission line breakage probability is studied. The probabilistic model of transmission line breakage under the action of wind and rain load is established, and the wind load of tower and the influence factor of rain load reaction to transmission line under wind and rain load alone are put forward. And the probabilistic model of joint breakage of transmission line under the action of wind and rain is established. The model is solved and verified. (4) on the basis of deeply understanding the new method of calculating lightning tripping probability based on 03:00 minefield information, Two kinds of lightning warning models are adopted: lightning flashover warning model of overhead transmission line and fault probability analysis and early warning model of overhead transmission line.
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM732

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本文编号：2284238