强台风环境下电网结构安全性评估与应急调控策略研究

发布时间：2020-07-31 16:51

【摘要】：台风是具有强大破坏力的自然灾害,暴露于外部环境的输电通道极易受到台风灾害的影响。近年来,电网建设快速发展,处于复杂地形和恶劣天气条件下的输电通道数量逐渐增加,给电网安全稳定运行带来了严峻的挑战。如何认识和掌握地理、气象对电网的影响规律,降低极端自然灾害对电网的影响,确保电网安全可靠运行,是电网迫切需要解决的关键问题。为提高台风环境下电网的预警能力,本文提出在短时尺度内台风路径的朴素预测优于气象学常用的路径相似性预测。针对台风路径历史样本数过少的问题,基于朴素预测的半径与角度的预测误差概率分布采用接受拒绝法进行抽样,进而生成大样本台风预测路径辐射域。同时,将全球地理高程信息与电网输电通道路径地理信息相融合,对输电杆塔的承载风速进行高度修正。并以台风“莫兰蒂”为例分析了台风期间厦门电网的故障概率,其结果切合实际灾损情况。为了精确描述台风对电网的影响,本文建立了一种基于自动气象站量测的风场模型,该方法基于多个自动气象站的实测数据来辨识最大风眼半径,以获得精确的风眼半径信息。通过进一步分析实际灾损情况,发现实际的倒杆情况集中在一小部分区域,根据此局地倒塔特征,本文进一步对台风莫兰蒂期间厦门倒塔集中区域进行了地理建模,利用FLUENT根据实际台风情景对其进行数值流体力学仿真分析,还原其微地形和微气象,建立微地形下的故障概率曲线。本文建立了一种适用于强台风环境下电网安全评估的安全约束最优潮流模型,考虑在台风过程中可能发生的具有高故障概率场景的组合情况,在满足全部约束的情况下计算出最优化结果,以制定出最优调控策略。同时,本文指出可直接采用最大概率场景对应的潮流计算结果作为应急调控方案,为后续的风险评估提供实时调控信息。最后,通过灾损实例分析,指出暴雨对输电杆塔的破坏力不容小觑,对此采用Logistic模型拟合降雨量与极限风速间的关系曲线,并提出适用于台风环境下杆塔失效评估的风雨联合故障概率曲线模型。在台风来临时,为避免串联系统中数值较小的失效概率产生积累效应,采用阈值筛选技术,重点对输电通道中具有最高故障发生概率的杆塔集进行预警。以实际台风为例对台风期间电网进行预警分析,其结果切合实际灾损情况。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM75
【图文】：

主接线图,厦门市,高程图,主接线图

理论[58,59]中元件失效概率计算关系，单个杆11sssp eλλ = λs=1 时，单个杆塔必然发生故障，ps=1。靠性公式得到整条输电通道发生故障的概率n( )1=1 (1 )s iip p= ∏ 兰蒂”（Meranti）于 2016 年 9 月 15 日凌晨中心气压 935 hPa，中心最大风力 15 级（风风速 70 m/s）。对福建省电网造成了严重影响V 杆塔损坏共 15 基，均集中在厦门市区域内500kV输电线路220kV输电线路故障杆塔所在位置

路径图,点预测,台风登陆,路径

经度 (°)117 118 119 120 121 122 123 124图 2-11 莫兰蒂台风登陆点预测路径辐射域见，路径辐射域并未完全覆盖厦门市，而是在某误差概率分布的非正态特性（图 2-5）相结合。0 条预测台风路径对各个杆塔的影响，同时读取各修正。0 条预测台风路径对各个杆塔的产生故障率，再根的故障概率，即可生成某条输电通道出现故障概2-12。.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.950.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.900.10.20.30.4率概(a)厦门-梧侣线故障概率 (b)钟山-鼎美线故障概率

示意图,受影响区,台风,福建省

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文模型无法准确辨识出台风最具破坏力的风眼半径大态模型而言，虽然对动态模型考虑了空气动力学台风多个维度的空气动力学特性，然而此类模型模型很难精确建模。此外，动态模型的空气动力在线时间级别（15-30 min）的强台风环境下电网快速给出结果，这也限制了这类模型的在线应用。模型与动态模型所计算的台风风场往往为地面以场。这样的风场模型折算到地面后往往误差较大杆塔的灾损评估。通过气象部门提供的卫星云图中的数据来确定静台风发生的自然灾害环境中，输电杆塔实际上被所破坏，这也表明了静态台风模型参数的识别应118°0'0"E

【参考文献】