沙塵環(huán)境下架空線路污閃跳閘概率計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種沙塵環(huán)境下架空線路污閃跳閘概率計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沙塵暴影響下的輸電線路絕緣子污閃由兩個(gè)因素決定，一是大氣中漫布的沙塵顆 粒造成的絕緣子表面污穢沉積；二是能使積聚污穢物質(zhì)充分受潮的氣象條件。現(xiàn)有技術(shù)存 在以下問題：（1)、現(xiàn)有極端天氣下架空線路故障概率計(jì)算方法依靠電網(wǎng)歷史故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 對(duì)故障率進(jìn)行預(yù)測(cè)，電網(wǎng)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)樣本容量小，影響預(yù)測(cè)精度。（2)、現(xiàn)有模型未能建立 起架空線路污閃跳閘故障概率與沙塵天氣氣象監(jiān)測(cè)參數(shù)的具體數(shù)量關(guān)系，不利于進(jìn)一步有 效分析。（3)、現(xiàn)有模型未能建立起沙塵天氣過境后伴隨潮濕天氣的架空線路污閃跳閘概率 模型，不能準(zhǔn)確評(píng)估空氣相對(duì)濕度變化對(duì)線路污閃跳閘概率的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于以上不足之處，本發(fā)明提供一種沙塵環(huán)境下架空線路污閃跳閘概率計(jì)算方 法，用于預(yù)防可能出現(xiàn)的架空線路跳閘故障。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)如下：一種沙塵環(huán)境下架空線路污閃跳閘概率計(jì)算方法，包 括沙塵天氣過境時(shí)架空線路污閃概率故障的計(jì)算步驟和沙塵天氣過境后伴隨潮濕天氣的 架空線路污閃跳閘故障概率的計(jì)算步驟，其特征在于，步驟具體如下：
[0005] (1)、沙塵天氣過境時(shí)架空線路污閃概率故障的計(jì)算步驟如下：
[0006] (1. 1)讀取輸電線路所在區(qū)域各氣象站記錄的沙塵天氣氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象站經(jīng) 煒度、所計(jì)算架空輸電線路起始點(diǎn)經(jīng)煒度、電壓等級(jí)和檔距信息；
[0007] (1. 2)根據(jù)輸電線路起始點(diǎn)經(jīng)煒度信息和檔距，計(jì)算架空線路各檔距處絕緣子的 經(jīng)煒度；
[0008] (1. 3)基于二維插值的方法，計(jì)算架空輸電線路各檔距絕緣子處的能見度；
[0009] (1. 4)由式（1)-式（4)計(jì)算滿足沉降條件的絕緣子沙塵顆粒最大直徑，根據(jù)沙 塵天氣等級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，利用線性插值方法計(jì)算各檔距處滿足沉降條件的沙塵顆粒濃 度；
[0010] 沙塵顆粒在絕緣表面吸附的判據(jù)：當(dāng)出射速度Vy3無(wú)實(shí)數(shù)解時(shí)，沙塵顆粒沉降，出 射速度如式（1):
[0011]
[0012] 式中，e為恢復(fù)系數(shù)；Vy(l為污穢顆粒入射絕緣子表面的法向速度；Wa為污穢顆?？?服吸附力所做的功；m為污穢顆粒質(zhì)量；
[0013]將沙塵顆粒等效為球體，計(jì)算出直徑為dp的沙塵顆粒質(zhì)量如式（2):
[0014]
[0015] 式中，ppS沙塵顆粒密度，當(dāng)出射速度vy3無(wú)實(shí)數(shù)解時(shí)，沙塵顆粒沉降在絕緣子表 面，這時(shí)：
[0016]
[0017] 沙塵暴環(huán)境下能夠吸附到絕緣子表面的沙塵顆粒直徑滿足：
[0018]
[0019] 由于沙塵是不溶性污穢顆粒，沙塵暴天氣時(shí)絕緣子表面單位面積上沉積的沙塵即 為灰密，沙塵顆粒直徑滿足式上式沉降條件的沙塵顆粒在經(jīng)過輸電線路絕緣子表面的時(shí)間t內(nèi)，絕緣子表面等值灰密如下式計(jì)算：
[0020]
[0021] 式中：VyCI(dp)為沙塵粒徑為dp的粒子在垂直絕緣表面的沉降終點(diǎn)速度；C(t，dp)粒 徑小于\的顆粒在t時(shí)刻的污穢濃度，C(t，dp)的值在沙塵環(huán)境下，根據(jù)能見度、風(fēng)速和空 氣相對(duì)濕度的氣象參數(shù)，通過線性插值的方法計(jì)算；
[0022] 沙塵暴環(huán)境下絕緣子表面鹽密PESDD通過灰密PNSDD折算得到如下：
[0023]
[0024] 式中，Ke為灰/鹽密比，上述絕緣子表面鹽密、灰密計(jì)算模型用于第3節(jié)絕緣子表 面污閃概率計(jì)算；
[0025] 絕緣子在低于某一電壓％時(shí)放電概率為零，h所對(duì)應(yīng)的鹽密稱為切斷鹽密P^ 因此，單串絕緣子污閃概率P,⑶被修正為與0、k、Un相關(guān)的3參數(shù)Weibull分布：
[0026]
[0027] 式中，|3 =nc/(l-nc) (ln2)1/k;k= 1. 38/ln[n/(n-l)];n為切斷參數(shù)，取值為 2. 5 ;c為絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)方差與其50%的耐受電壓的比值，計(jì)算0時(shí)，c取值為0. 2 ;
[0028] 單純考慮絕緣子表面鹽密PESDD對(duì)絕緣子污閃電壓Uf影響時(shí)，單串絕緣子污閃電 壓11{與絕緣子衷而的故密P關(guān)系衷7K為：
[0029]
[0030] 式中，N為單串絕緣子的絕緣子片數(shù)；A是與絕緣子型號(hào)和表面污穢程度相關(guān)的系 數(shù)；a為表征對(duì)污閃電壓影響的特征指數(shù)；
[0031] 計(jì)及絕緣子表面鹽密、灰密對(duì)污閃電壓的影響時(shí)，污閃電壓表示為：
[0032]
[0033] 式中，N為單串絕緣子的絕緣子片數(shù)；K是與絕緣子型號(hào)和表面污穢程度相關(guān)的系 數(shù)；i為表征鹽密PESDD對(duì)污閃電壓影響的特征指數(shù)；j為表征灰密PNSDD對(duì)污閃電壓影響的 特征指數(shù)；
[0034] 當(dāng)絕緣子表面鹽密PESDD、灰密。^。與單串絕緣子的污閃概率之間的關(guān)系，如下 式：
[0035]
[0036] 上式，切斷鹽密PeQ=Pe5Q(l-nC)1/ci ;n取值為2. 5 ;P65。為50%污閃概率所對(duì)應(yīng) 的絕緣子表面鹽密，Pe5Q= (NA/U) 1/Cl;計(jì)算PeQ值時(shí)，c取值為0.08,PnQ為切斷灰密；Pn5。 為50 %污閃概率所對(duì)應(yīng)的灰密，PnQ =Pn5Q (1 -nc)vj，a5〇=(夏;
[0037] 在沙塵環(huán)境下絕緣子污閃概率計(jì)算時(shí)，同時(shí)計(jì)及絕緣子表面鹽密PESDD、灰密PNSDD 的影響；
[0038]在電網(wǎng)運(yùn)行中，絕緣子往往并列運(yùn)行，m串絕緣子并列運(yùn)行時(shí)污閃概率Pm(PESDD，
[0040] 整條輸電線路視為由若干檔距組成的串聯(lián)可靠性系統(tǒng)，具有N個(gè)檔距且每檔距內(nèi)m串絕緣子并列運(yùn)行的整條輸電線路在沙塵暴環(huán)境下污閃概率如下式計(jì)算： P nsdd)
[0039]
[0041]
[0042] 式中Pm(n)是輸電線路第n號(hào)檔距處m串絕緣子并列運(yùn)行時(shí)的污閃概率；
[0043] (1. 5)根據(jù)絕緣子處滿足沉降條件的沙塵顆粒濃度由式（10)計(jì)算輸電線路各檔 距處的沙塵沉積量；
[0044] (1. 6)根據(jù)各檔距處的沙塵沉積量由式（5)、式（6)計(jì)算絕緣子表面鹽密、灰密；
[0045] (1. 7)結(jié)合沙塵天氣特點(diǎn)，將絕緣子表面污穢參數(shù)帶入式（10)計(jì)算各絕緣子的污 閃概率；
[0046] (1.8)由架空線路串聯(lián)系統(tǒng)特性，根據(jù)式（11)、式（12)計(jì)算整條架空線路的沙塵 天氣過境時(shí)架空線路污閃概率；
[0047] (2)、沙塵天氣過境后伴隨潮濕天氣的架空線路污閃跳閘故障概率的計(jì)算步驟如 下：
[0048] (2. 1)讀取輸電線路所在區(qū)域各氣象站記錄的空氣相對(duì)濕度、氣象站經(jīng)煒度、所計(jì) 算架空輸電線路起始點(diǎn)經(jīng)煒度、電壓等級(jí)和檔距等信息；
[0049] (2. 2)根據(jù)輸電線路起始點(diǎn)經(jīng)煒度信息，輸電線路各檔距處絕緣子經(jīng)煒度信息；
[0050] (2. 3)基于二維插值的方法，計(jì)算架空輸電線路各檔距絕緣子處的空氣相對(duì)濕度， 并根據(jù)絕緣子型號(hào)由式（13)-式（17)計(jì)算潮濕天氣對(duì)絕緣子污閃電壓影響系數(shù)和切斷鹽 密；
[0051] 泄漏電流與污閃電壓呈負(fù)冪函數(shù)關(guān)系，滿足如下關(guān)系：
[0052] Uf=K,eakrh a (13)
[0053] 式中，Uf是污閃電壓；KlMk、a是與絕緣子型號(hào)有關(guān)的系數(shù)；Ih是泄漏電流；
[0054] 在鹽密相同的情況下，對(duì)于不同的空氣相對(duì)濕度，泄漏電流用式（15)計(jì)算：
[0055]
(14)
[0056] 式中，RH為空氣相對(duì)濕度；B為與絕緣子結(jié)構(gòu)、材質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；a為空氣相對(duì)濕 度RH對(duì)泄漏電流幅值影響的特征指數(shù)；^是空氣濕度小于70%時(shí)的泄漏電流；
[0057] 對(duì)同一絕緣子串，將上式等式兩邊同時(shí)除以相對(duì)空氣濕度小于70%時(shí)的污閃電 壓，進(jìn)行歸一化處理得：
[0058]
[0059] 式中，Uf(l為空氣相對(duì)濕度小于70%時(shí)的絕緣子污閃電壓；!("為空氣相對(duì)濕度大于 70 %時(shí)的污閃電壓與空氣相對(duì)濕度小于70 %時(shí)的污閃電壓之比，表明大于70 %的空氣相 對(duì)濕度對(duì)污閃電壓的影響系數(shù)，K"為小于1的值，根據(jù)空氣相對(duì)濕度對(duì)泄露電流的影響將其