台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估方法及装置与流程

本发明涉及电力，特别涉及一种台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估方法及装置。

背景技术：

1、电力工业在社会经济发展中起着举足轻重的作用，近些年来，随着电网升级，输电网可靠性已经得到了高速发展，电网稳定性也得到了显著提高。但直接与负荷相连的配电网目前仍然是电网的薄弱环节，属于电网的短板。因此要提高电网末端可靠性，就必须分析配电网受灾机理，厘清各种致灾因子，从而为高可靠性电网设计规划提供依据。我国南部沿海地区是受台风灾害影响较大的地区，台风天气己经严重影响了电网，尤其是配电网的安全稳定运行。2017受台风“天鸽”影响，南方电网广西公司10千伏及以上线路跳闸385条次，停运台区11825个，因灾停电居民户数61.1万户。2015年广西壮族自治区受到台风“彩虹”侵袭，广西电网14个供电网区有8个受灾，10千伏及以上线路跳闸645条次，10座35千伏及以上变电站被迫停运，1.6163万个供电台区受影响停电，116.56万用电户因灾停电。因灾停电客户有80％为县域和农村群众，抢修点多线长面广。

2、热带气旋底层中心附近风力达到12级或以上的统称为台风，由于其高风速，往往带来巨大的破坏。配电网由于其设计强度低，特殊情况下，台风在电杆和导线上产生的荷载超过了其设计标准，就有可能导致倒杆和断线事故发生。并且由于台风破坏力强，破坏范围大，受灾区域多在农村等电网薄弱地区，给灾后抢修，事故评估带来了巨大挑战。

3、目前已经有大量学者对灾害影响下的电网事故评估进行了研究，但大多是针对输电网的研究，鲜有对灾害下配电网进行分析研究。配电网由于其结构复杂，电网对其各种停电数据收集困难，数据质量不高。因此借助机器学习分析灾害对电网的影响，难度较大；训练结果准确度较低；训练结果依赖于某一特定区域，迁移性较差。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估方法及装置，以至少解决相关技术中计算复杂的技术问题。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估方法，包括：

3、获取台风灾害地区的台风灾情数据以及配电网中混凝土杆塔和导线的设计参数；

4、根据台风灾情数据和混凝土杆塔和导线的设计参数，分别建立台风灾害下混凝土杆塔和导线的力学模型；

5、通过力学模型计算不同类型杆塔、不同受力情况下杆塔的最大弯矩和导线最大应力；

6、根据结构可靠度理论，结合杆塔的最大弯矩和导线最大应力，得到杆塔倒杆率和导线断线概率的计算公式；

7、根据杆塔倒杆率和导线断线概率的计算公式计算得到杆塔倒杆率和导线断线概率。

8、可选地，所述台风灾情数据包括风速和风向；所述混凝土杆塔和导线的设计参数包括：杆塔和导线的几何设计参数；杆塔和导线的强度设计参数。

9、可选地，建立台风灾害下混凝土杆塔和导线的力学模型包括：

10、计算导线重量：

11、gl＝ρgs×10-3

12、其中，gl表示导线重量；ρ表示导线单位质量；g表示重力加速度；s表示导线长度；

13、计算绝缘子重量：

14、gi＝ngm×10-3

15、其中，gi表示导线上绝缘子重量；n表示绝缘子数量；m表示单个绝缘子质量；

16、计算导线单位长度风荷载：

17、

18、w0＝v2/1600

19、

20、其中，w1表示单位长度导线风荷载大小；α表示风压不均匀系数；μz表示风压高度变换系数；μsc表示导线的体型系数；dl表示导线的直径；表示风向与导线的夹角；w0表示基本风压；v表示基本风速；

21、计算绝缘子风荷载：

22、w2＝naiw0

23、其中，w2表示绝缘子风荷载；ai表示绝缘子的迎风面积；

24、根据导线重量、绝缘子重量、导线单位长度风荷载和绝缘子风荷载，计算导线两端的拉力t1，各分量t1x、t1y、t1z分别为导线拉力在x,y,z三个方向上的分力：

25、

26、

27、

28、其中，θ为导线与水平面的一个夹角,t1x、t1y、t1z分别表示导线拉力在x,y,z三个方向上的分力。

29、计算杆塔所受水平风荷载：

30、w3＝βμzμsdpw0

31、其中，w3表示杆塔所受水平风荷载；β表示杆塔风荷载调整系数；μs表示杆塔的体型系数；dp表示杆塔的直径；

32、计算含拉线的杆塔的拉力ft的各分量为：

33、

34、

35、其中，ftτ表示拉线水平分力，方向与拉线的朝向一致；φ表示拉线与杆塔所夹的锐角，δ表示杆塔转角大小；fty表示拉线垂直分力。

36、可选地，所述导线最大应力t1为：

37、

38、其中，t1x、t1y、t1z为最高悬挂点导线拉力在x,y,z三个方向(见图1)上的分力。

39、可选地，杆塔的类型包括无拉线杆塔和有拉线杆塔。

40、可选地，杆塔倒杆率的计算公式为：

41、

42、

43、其中，μp为杆塔极限承载力的均值，mp为杆塔的设计抗弯矩强度，δp为混凝土立方体强度的变异系数，c40级以下δp＝0.12；c60级混凝土δp＝0.10；c80级混凝δp＝0.08，pf,p为杆塔倒杆率，mo为杆塔在o点的弯矩。

44、可选地，导线断线概率的计算公式为：

45、

46、其中，pf,l为导线断线概率，t1为导线拉力，σl为导线极限承载力的方差，μl为导线极限承载力的均值，x为表示导线拉力的变量。

47、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估装置，包括：

48、力学参数获取模块，用于获取台风灾害地区的台风灾情数据以及配电网中混凝土杆塔和导线的设计参数；

49、力学模型构建模块，用于根据力学参数获取模块得到的台风灾情数据和混凝土杆塔和导线的设计参数，分别建立台风灾害下混凝土杆塔和导线的力学模型；

50、最大弯矩和应力计算模块，用于通过力学模型计算不同类型杆塔、不同受力情况下杆塔的最大弯矩和导线最大应力；

51、杆塔倒杆率和导线断线概率计算模块，用于股根据结构可靠度理论，结合杆塔的最大弯矩和导线最大应力，得到杆塔倒杆率和导线断线概率的计算公式；根据杆塔倒杆率和导线断线概率的计算公式计算得到杆塔倒杆率和导线断线概率。

52、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估系统，所述台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述任意一项所述的台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估方法。

53、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的台风灾害下配电网倒杆和断线事故评估方法。

54、与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

55、1、本发明实施例中，通过分析灾损机理，建立配电网的实际物理模型，将更易于得到配电网灾损的实用表达式。即本发明建立了配电网杆塔和架空导线的力学模型，计算简单，结构清晰。

56、2、本发明推导了不同类型杆塔下最大弯矩计算公式，满足不同场景需求。

57、3、本发明得到了倒杆和断线概率的一般表达式，在电网中更具实用性。