[发明专利]一种冰冻灾害下高压输电线路脆弱性的综合评估方法

说明书

技术领域：

本发明属电网安全分析技术领域，涉及冰冻灾害下高压输电线路脆弱性的综合评估方法，具体涉及基于电网系统结构脆弱性与冰冻灾害下的高压输电线路脆弱性的综合评估方法。

背景技术：

电力系统是最复杂的人造系统，电能的广泛利用，将人类生活提高到前所未有的高度,开创了近代史上第二次技术革命。然而，大型电力系统大停电事故，甚至是系统崩溃现象频频发生，给人类生产生活造成不必要的损失。纵观近年来的多次大规模停电事故，几乎都是由初始的局部故障演变为雪崩式的级联故障，故障过程具有系列性、随机性以及不可预测性，凸显了现代大型电力系统脆弱的一面。随着研究的深入，人们逐步认识到大停电事故的发生与电网的固有结构特征密不可分。

高压输电线路是电网系统的主体组成部分，其承担着电能的输送的任务，在云贵川地区，高压输电线路更承担着“西电东送”的国家战略任务。因此，保证高压输电线路的安全运行，不仅仅是保护电网系统的安全运行更是保护国家的利益不受损失。但我国的云贵川处于低纬度高海拔地区，其地理环境复杂，气候环境多变。每年冬季，在受北方寒流与南方暖湿气流的影响下，并受微地形和微气候的共同影响形成间歇性的覆冰现象。而严重覆冰过程将导致架空输变电系统金具损坏、导线断股、杆塔折损、绝缘子翻转破裂等机械事故，或是造成绝缘子污闪、舞动闪络、脱冰闪络等电气事故，极大的威胁着电网系统高压输电线网络的正常运行。在2008年1月，我国南方大范围遭遇了有气象记录以来最严重的持续低温雨雪冰冻灾害天气，此次气象灾害对我国西南、华中、华南、华东等地区的电网运行造成了重大危害造成大范围倒塔、断线和闪络。其中贵州、云南等地受灾尤为严重，给国民经济和人民生活造成极大的影响，全国范围10～500kV电网因灾停运电力线路数高达36740条，其中停运500kV线路119条、220kV线路348条、110kV线路888条、10～35kV线路35385条，直接经济损失上千亿元。

近年来，国内外学者们在电网系统高压输电线路结构脆弱性、冰冻灾害下电网系统高压输电线路脆弱性方面进行了大量的研究。

在电网系统高压输电线路结构脆弱性方面，随着1998年Watts和Strogatz提出小世界模型和1999年Barabasi提出无标度模型后,复杂网络理论在电网研究中得到广泛的研究和应用。曹一家，丁明等提出基于节点介数与线路介数的复杂网络模型，通过计算发“电机-负荷”节点的最短路径从而计算节点与线路在最短路径中出现的次数作为节点与线路介数，根据介数的大小来确定其脆弱性程度；刘耀年等提出基于加权的复杂网络模型，通过把线路的阻抗作为网络边的权值，从而计算节点介数与线路介数来确定节点与线路的脆弱程度，更加符合电力系统物理特性；徐林、王秀丽等提出基于电气介数的复杂网络模型，模型考虑了像电气距离，线路传输极限和功率分布等重要的特性，利用电气介数的大小来确定节点与线路的脆弱性程度，该模型比加权的小世界模型更加符合电力系统物理特性；刘文颖等提出基于潮流介数的复杂网络模型，模型考虑了线路中潮流的方向性和实际潮流分布特点，克服了以往(加权)介数指标假设节点间功率按最短路径传输的不足，使其物理背景更加符合电力系统特点，利用潮流介数确定电力系统的脆弱性。

在冰冻灾害下电网系统高压输电线路脆弱性方面，吴晶莹等提出基于蒙特卡洛法对高压线路进行模拟抽样，其方法利用蒙特卡洛算法对不同天气条件下的输电线路进行抽样，根据抽样结果作为高压输电线路的脆弱性指标；王佳明等利用电网具有自组织临界性的特点提出电网临界线路的判断约束标准模型，其预警模型对临界线路集中的长程连接线路进行预警，能为调度员预防连锁故障的发生提供依据；曹然等结合博弈论和协同学概念提出的连锁故障预测方法，该方法将子系统中的多个序参量映射为博弈中的参与人，建立了一种基于协同学的非合作博弈模型；王英英等一种基于图论的模式搜索方法，在供电通道包含的支路中确定初始故障,利用图论方法,搜索下一条可能的开断支路，从而确定连锁故障的演变。

上述在电网系统结构、冰冻灾害下对电网系统高压输电线路的运行脆弱性分析，要么只是单纯的对电网系统结构本身的脆弱性进行分析而没有考虑冰冻灾害的影响，要么只是考虑冰冻灾害的影响而忽略了电网系统本身的结构。实际中，电网系统是一个复杂的人造系统，本身结构具有脆弱性，同时电网系统在正常天气情况下往往不容易发生故障，而在冰冻灾害下发生故障的概率将大大增加。因此，研究电网系统高压输电线路的脆弱性既要考虑电网系统本身结构的脆弱性，也要考虑冰冻灾害下的电网系统高压输电线路脆弱性，要综合利用两者的脆弱性来评估电网系统高压输电线路的脆弱性。