计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型

王晓雷

（武汉大学信息管理学院 湖北省武汉市 430072 国网十堰供电公司检修分公司 湖北省武汉市 430072）

计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型

王晓雷

（武汉大学信息管理学院 湖北省武汉市 430072 国网十堰供电公司检修分公司 湖北省武汉市 430072）

进行电力系统的实时可靠性计算和在线风险评估的方式之一就是对输电线路的实时故障概率的计算，实时故障概率的计算则需要根据输电线路相关部件的监测数据，建立输电线路故障概率的实时评估模型，恶劣的天气是影响输电线路故障的重要因素，本文主要分析了气象所致输电线路故障的时间特征分布和计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型，为电力的良好运行提供基础。

气象因素；输电线路；故障；概率；评估模型

随着社会的发展，电网铺设规模的增大，其运行的安全性成为人们重点关注的问题。在进行电网铺设时，大部分的输电线等输变电设备都是露天装设的，受外部环境的影响巨大，可以说，外部气象环境关系着电力运行的安全性和稳定性，在进行电力系统规划、调度运行、设备维修时，必须要认识输电线路的故障特性，以此来提高电网运行的可靠性。

1 气象对输电线路故障的影响

1.1 气象对输电线路故障的影响程度

根据我国输电线路故障原因分析，可以看出我国架空线路非计划停运的主要原因就是受到自然灾害和气候因素的影响，甚至于在220～250kV输电线路非计划停运的总次数中，气象因素和自然灾害导致的非计划停运占据84.36％，由此可知，气象对输电线路故障的影响程度是非常大的[1]。

1.2 气象对输电线路故障的影响方式

方式一：气象灾害对线路的冲击作用，台风、雷击、山火等对输电线的物理强度和电气绝缘的破坏作用，导致输电线故障，从而停运[2]。

方式二：气象条件长年累月的累积作用，如光照、温度的累积和不可逆的过程造成导线抗拉强度损失，导线逐渐老化失效。

2 气象所致输电线故障时间特征分析

鉴于气象对输电线故障的影响，为了更加客观的反映电网可靠性随气象条件变化的程度，国内外许多专家学者针对气象条件对输电网的可靠性造成的影响进行了研究，主要的方法是通过将气候状态分为两态、三态甚至多态方式进行分态考虑气象因素，通过对某一具体的气象条件所造成的故障进行估算或者是根据气象预报进行预测，进行电力系统风险评估[3]。

一年分四季，四季天气各有不同，这也就意味着气象对输电线路的影响是多种气象因素共同作用的结果，如果只是根据少量状态和个别因素进行输电线路的风险评估是不准确的，不能准确的反映一年四季线路风险水平的变化。

2.1 南部地区

由于南部沿海地区具有明显的夏长冬短的气候特征，夏季中的台风、暴雨、雷电是对输电线路的主要影响因素，南部沿海地区冬季较短无冰雪，对线路影响不大，故障分布呈平缓单峰状态。

2.2 南部外地区

我国长江、黄河沿线及中间地区，四季分明，气象灾害有季节特性，春季的大风，夏季的雷电，秋季的火灾，冬季的覆冰等，春秋相对较少，冬夏相对较多，输电线受气候影响被迫停运的现象也出现冬夏多、春秋少的双峰特点。

3 计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型

输电线路途经区域的气象情况是与输电线路的实时故障概率密切相关的，各类气象因素分等级下的故障概率统计表要根据某地区输电线路故障的气象数据和历史统计数据进行分析，然后参照故障概率统计表，结合当地的气候状况得出考虑气象因素的输电线路实时故障概率[4]。

当然，将当前的气象情况和输电线路的实时在线监控数据结合，可以更加准确的评估实时故障概率。气象条件可以分为单气象条件和多气象条件。只考虑在线监控数据的实时故障概率为λ1，只考虑单气象因素的输电线路实时故障概率为λ2，而综合实时故障概率则为λ12。

3.1 单气象因素的计算模型

（1）只考虑单气象因素的输电线路实时故障概率值大于0.1小于等于0.5时，要综合考虑气象因素和在线监测数据的影响，构建出相应的计算模型：λ12=αλ1（1-α）λ2。需要注意专家经验和历史统计数据是得出系数α的依据。

（2）只考虑单气象因素的输电线路实时故障概率值小于等于0.1时，可以在某种程度将气象造成的影响反映在监控数据，这种情况下，可以只考虑在线监测数据，即λ12=λ1。

（3）只考虑单气象因素的输电线路实时故障概率值大于0.5时，表明当前的气象条件是非常恶劣的，气象因素已经变为了除特殊情况外的主导因素，此时的输电线路的实时故障概率由在线监测数据得出。通过比较只考虑气象因素的输电线路故障概率值和在线监测得出的故障概率值，取出相对较大的值作为实时在线故障概率。即λ12=max{λ1,λ2}。

3.2 多气象因素的计算模型

多气象因素发生时，采用权重系数的加法是不合理的，在多气象因素组合时，如大雨的故障率为0.03，雷电的故障率为0.7，风的故障率为0.0043时，可明显看出雷电是主导因素。如用加权法计算就会出现故障概率因加权而小于由雷电引起的故障概率的不合理状况。因此，在进行多气象因素的计算时，要选取故障概率最大的因素作为主导因素，即将多气象因素转化为单气象来考虑。

4 结语

输电线路的安全性、稳定性是用户重点关注的问题，气象因素和自然灾害作为影响我国架空线路非计划停运的主要原因，对其的研究非常重要，通过了解气候对输电线路的影响，影响的时间分布特征，构建出计及气象因素的输电线路故障模型，以期为之后输电网的安全运行贡献一份力量。

[1]段涛，罗毅，施琳，等.计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型[J].电力系统保护与控制，2013（15）：59～67.

[2]范国琛，朱永利，史金茂，等.基于Kaiser自卷积窗的相位比较式输电线路故障定位方法[J].电力系统保护与控制，2015（7）：143～148.

[3]巫伟南，杨军，胡文平，等.考虑输电线路故障特性的电网综合风险评估体系[J].电力自动化设备，2014，34（6）：129～134.

[4]周会峰，曾祥君，邓丰，等.输电线路故障行波网络定位新方法[J].电力系统自动化，2013，37（19）：93～99.

TM755

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1004-7344（2016）36-0179-01

2016-12-8