台风灾害下输电线路损毁预警方法

台风会造成输电线路损毁严重。为减少损失,有必要研究输电线路损毁预警方法。针对目前输电线路损毁预警方法精度较低、假设条件过多等问题,提出了一种新的预警方法。该方法首先根据相应台风预测信息对所需预警区域进行单位网格划分;然后采用正态分布函数及极值Ⅰ型分布函数对输电线路风荷载概率分布函数进行拟合,并基于应力强度干涉模型计算输电线路损毁概率;接着参考台风24 h及48 h警戒线,差异化选取预警时间间隔输出预警结果。最后通过算例分析验证了所提方法的科学性及有效性。     

基于多因素修正的台风灾害下输电线路失效预测方法

台风灾害是导致沿海地区输电线路倒塔(杆)、断线等线路损毁的主要原因之一。为了提高电网抵御台风的能力,进行台风灾害下输电线路失效预测具有重要意义。为此文中将输电线路看做由杆塔和线路共同组成的塔线系统,提出了一种基于多因素修正的台风灾害下输电线路塔线系统的失效预测方法。该方法结合传统的风荷载受力模型以及多因素分析的数据挖掘技术,分为基于模型驱动和基于数据驱动2个部分。模型驱动部分考虑杆塔和输电线路实际风荷载及设计风荷载的物理力学模型;数据驱动部分考虑电网信息、气象信息、地理信息等多因素信息,通过对历次台风灾害下的样本数据进行数据挖掘分析,结合当前预测信息,求取修正系数对模型驱动结果加以修正,进而获得输电线路塔线系统的综合失效概率,并对其进行可视化处理。最后通过算例分析验证了所提方法的科学性及有效性。     

基于泊松分布的输电线路跳闸概率预测方法

为预测输电线路在雷电、大风等恶劣天气下的跳闸概率,对输电线路跳闸数据与周边逐日气象参数进行了区域与等级划分;基于泊松分布和回归分析,提出了一种雷电、大风条件下输电线路跳闸概率预测方法;根据2012—2014年广西地区110 kV及以上电压等级输电线路跳闸数据以及气象参数,基于该方法建立了多组回归模型。计算结果表明:各回归模型表达式F检验的p值均小于0.01,回归系数t检验的p值均小于0.05;预测跳闸概率与实际跳闸次数的变化趋势一致,算例中跳闸概率最大值均发生在2014年9月16日,为台风"海鸥"在我国沿海地区的登陆时间。该方法能有效预测未来时段的输电线路跳闸概率,用于相关风险评估。     

数据与模型驱动在输电杆塔风致灾损预测中的应用对比分析

应对气候变化带来的电网灾损是保障新型电力系统安全运行的关键之一。该文以输电杆塔风致灾损预测为出发点,对现有两类主流方法——数据驱动与模型驱动进行对比分析。在数据驱动方面,基于多源异构数据构建样本集,利用随机森林算法对输电杆塔风致灾损概率进行预测。在模型驱动方面,将输电线路与杆塔构成的塔线系统进行建模分析,利用设备应力强度与风荷载相关关系求取杆塔损毁概率。最后,通过台风“彩虹”下我国沿海某地区案例,对两类方法的预测结果进行对比,结果表明,模型驱动方法的预测精度较高,但建模复杂度较高,难以大范围广域应用;而数据驱动方法建模复杂度较低,计算效率高,同时具有较高预测精度,可为生产实际提供指导。随着数字化、信息化及智能化等技术普及,数据驱动方法因其建模复杂度低等特点,将会在未来科学应对电网灾害中发挥关键作用。     

台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法

沿海地区台风暴雨灾害频发,极易引发输电线路倒塔、断线等事故。为此,针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法。首先,分别建立台风与暴雨荷载模型,刻画台风风场中任意位置的风雨荷载;其次,对110 kV线路不同的输电塔型分别建立有限元模型,考虑风雨荷载的相关性,分析风雨荷载下线路和铁塔的动力响应;接着,基于结构可靠性理论,推导倒塔、断线概率表达式,研究不同塔型、用途、风向角等因素对倒塔的机理影响,分析电网薄弱环节,评估台风暴雨灾害下110 kV线路倒塔与断线事故;最后,仿真采用中国某地区实际电力系统和真实台风数据,验证所提方法的适用性。     

计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各线路实施差异化加固。首先,利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model, DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景,结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场,计算配电网线路实时故障概率。然后,结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率,建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型,并利用Benders分解算法进行求解。最后,以改进IEEE33节点系统为例,对所提方法有效性进行了验证。     

风暴灾害下电力断线倒塔概率预测

提出了基于极端学习机(Extreme Learning Machine,ELM)和广义极值(Generalized Extreme Value,GEV)分布的风暴灾害下输电线路断线概率预测模型。该模型首先针对极端风速,通过ELM网络的训练学习,预测出实时变化的风速;随后从概率的角度考虑实时变化的电力线风荷载极值,提出电力线风荷载的实时广义极值分布;从而实现风暴灾害下输电线路的实时断线概率预测。结合输电线路的历史数据展开算例分析,验证了该预测方法的有效性和准确性。     

台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法

沿海地区台风暴雨灾害频发,极易引发输电线路倒塔、断线等事故.为此,针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法.首先,分别建立台风与暴雨荷载模型,刻画台风风场中任意位置的风雨荷载;其次,对110 kV线路不同的输电塔型分别建立有限元模型,考虑风雨荷载的相关性,分析风雨荷载下线路和铁塔的...     

台风天气下电网薄弱线路辨识与停电事故模型

为研究台风天气下电力系统的连锁故障演化,提高电网的应对能力,选用Yan Meng风场模型计算台风天气下输电线路的故障率。首先,结合线路潮流的停运概率模型,制定计及电网拓扑结构的线路脆弱度指标;然后,对现有停电模型进行改进,建立一种包含时间、空间、强度三要素的台风天气电网停电事故模型;最后,以宁德电网为例,仿真分析了玛莉亚台风期间该电网的薄弱线路,验证了所建模型的可行性。仿真结果表明,可用事故幂律曲线的分维值对台风天气下电网整体稳定性进行评估。     

山火灾害引发的输电线路跳闸风险实时分析方法及应用

近年来,山火灾害已成为输电线路跳闸停运的重要原因之一。现有的山火监测方法无法广域实时监测火点和获取线路所处微地形区域的小尺度气象数据,从而难以准确实时地分析山火条件下线路跳闸风险。据此,该文提出一种考虑山火灾害的输电线路跳闸风险实时分析方法。首先,基于同步卫星技术实现了输电线路附近山火的实时监测,其次,提出了多重嵌套的中小尺度气象预报模式以解决气象数值预测精确度与时效性的矛盾,再次,提出了综合考虑降水、植被、风场等各种环境因素的线路跳闸概率实时计算模型,最后,以湖南省历史山火高发期的案例验证了模型的准确性,结果表明,该方法能够实时、准确地分析输电线路山火跳闸风险,为大范围山火灾害下电网的安全运行和应急处置提供重要的数据支撑。     

基于台风路径预测信息的输电杆塔累积损伤模型研究

强台风可能对所经区域的输电杆塔造成物理破坏并引发大面积停电。为协助电力部门准确预估台风天气下杆塔倒塔的风险并提前调配和部署防台物资,建立了一种基于台风路径预测信息的输电杆塔累积损伤模型。首先,根据气象台短期台风预报信息、采用网格方式确定受台风影响的风险杆塔;其次,充分结合短期和短时双时间尺度台风基本信息和杆塔地理位置信息,预测杆塔受台风影响的累积作用时间和风速;第三,构建了单位时间内强台风下杆塔因塑性疲劳发生倒塌的低周疲劳损伤数学模型,并利用改进泊松公式求取不同台风作用时间、风速和地理位置的杆塔倒塔概率;最后,基于直流潮流算法优化计算电网最小负荷损失。算例验证了所提方法的有效性、合理性。     

强台风环境下考虑微地形因素的输电通道结构安全概率评估方法

提出一种强台风环境下考虑微地形因素的输电通道结构安全概率评估方法。首先,基于地面自动气象站信息,提出了一种适用于输电塔结构安全分析的台风近地面风场模型;其次,针对真实台风环境中受破坏输电塔主要集中在峡谷地貌区域的灾损现象,分别提出了平地与峡谷地貌的2种输电塔失效计算方法;然后,对峡谷地貌进行了微地形建模,给出了峡谷吹出风速、漩涡气流风速与漩涡区范围经验计算公式以用于输电塔结构安全分析。指出峡谷区域气流的狭管效应在台风环境下对输电塔结构性破坏有重要作用,并建立了良态风环境与漩涡气流环境下的2种输电塔失效概率曲线。最后,综合评估台风环境下电网总体结构安全水平。基于2016年台风莫兰蒂对F省的输电通道结构安全进行分析评估,结果验证了所提方法的有效性和工程实用性,评估结果可为电网运维部门安全校核及物资调配提供重要依据。     

冰风暴灾害下输电线路故障概率预测

针对冰风暴灾害下输电线路运行故障问题,提出了基于极端学习机和Copula函数的断线倒塔概率预测模型。该模型运用广义极值分布刻画冰风暴灾害下冻雨量、风速、输电线和铁塔冰、风荷载的随机特性,并通过ELM网络预测出实时变化的GEV分布的形状参数、尺度参数和位置参数。随后考虑冰、风荷载之间的概率相关性,借助Clayton-Copula建立冰、风荷载的联合概率分布,从而实现输电线和铁塔的实时故障概率预测。结合湖南郴州电网的历史数据展开算例分析,验证了该预测方法的有效性和准确性。     

强台风环境下配电线路故障概率评估方法

针对强台风环境下配电线路故障问题,提出了一种台风到来前配电线路故障概率评估方法。首先,根据历史灾害损失数据拟合强台风环境下的杆塔故障概率曲线;其次,利用流体力学软件对配电网所在区域进行风荷载仿真计算;最后,在真实台风环境下根据台风实时气象信息计算配电网所在区域的风荷载,并计算配电线路整体故障概率。算例验证了强台风环境下该方法对配电网线路故障概率评估的合理性和实用性,该方法可为中国东南沿海配电网台风期间应急预警及防灾减灾工作提供借鉴参考。     

基于Bagging混合策略的多风电场稀疏向量自回归概率预测

风电功率预测对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。针对多风电场的超短期概率预测问题,提出了一种基于Bagging混合策略和核密度估计(kernel density estimation,?KDE)的稀疏向量自回归预测方法。首先通过时间序列分解和余项自举,生成若干自举时间序列。对于每个时间序列,采用向量自回归(vector autoregression,?VAR)模型进行预测。针对传统模型在风场数量较多时容易出现的过拟合问题,采用稀疏向量自回归模型,筛选最有效的回归系数,得到稀疏系数矩阵。每个时间序列训练的预测模型分别产生点预测结果,对于多重点预测结果,使用KDE方法产生概率密度的预测结果。在真实风电集群数据上,验证所提多场站概率预测方法的有效性,采用分位数得分评估概率预测精度。相关实验结果表明,该方法可以有效提高概率预测精度。     

一种改进概率权的短时风电功率组合预测方法

针对风电功率预测组合模型中各模型的权重系数确定的问题,提出一种基于概率权和优化相融合的组合模型权重系数的确定方法。首先利用概率和权数的同质性,对多种单个模型进行优化组合,然后确定单个模型的最优权重系数,最后将组合预测模型改进为动态组合预测模型以提高预测精度。实验测试表明:提出的基于概率权的风电功率组合模型能有效提高短期风电功率预测结果的准确性,而动态权重系数的自适应变化可以进一步增强该方法在风功率预测中的普遍适用性。     

基于测风激光雷达的沿海架空输电线路台风观测方法

为研究台风近地层风场的时空变化特征,积累台风期间沿海架空输电线路杆塔的现场风速资料,本文利用国产某扫描型测风激光雷达,开展了1604号强台风“妮妲”登陆期间的局地风场观测。根据雷达风廓线扫描与低仰角水平方位扫描数据反演与分析,验证了沿海输电线路台风观测采用测风激光雷达的适用性。研究结果表明:台风“妮妲”眼区经过观测点所形成的气压时间变化呈现典型的“U”形曲线形态。台风眼壁强风区经过观测点所形成的风速时间变化呈现较为典型的“双峰形”曲线形态。台风眼壁强风区与眼区的风速、风向、阵风系数等随高度的变化差异明显。风速廓线在300 m高度以上明显偏离指数律或对数律廓线形式;受地转效应影响,风向随高度增加出现一定幅度的向右偏转;阵风系数随高度增加、平均风速增大出现下降的趋势。通过分析低仰角水平方位扫描的雷达径向风速分布图能够解析地形对局地风场的影响,不同地形下的输电线路杆塔风速差异明显。