[发明专利]无需实时采集现场信息的线路山火灾害评估方法及系统

摘要

本发明公开了一种无需实时采集现场信息的线路山火灾害评估方法，包括确定植被类型及植被高度；判断火场火行为类型；获取告警输电线路信息；获取山火发生位置处气象数据；计算山火火焰区、离子区和烟雾区高度；计算火焰区击穿电压；计算离子区击穿电压；计算烟雾区击穿电压；计算输电线路跳闸概率；评估山火等级。本发明还提供一种无需实时采集现场信息的线路山火灾害评估系统。本发明的有益效果考虑承载体输电线路参数、山火内在火行为特征、外部环境条件，建立准确的线路故障概率模型，使用数据基于林业数据库和气象数据数值计算结果获取，无需到现场采集，实现山火导致输电线路跳闸概率定量计算，有很强适应性，提高电网抵御山火灾害能力。

主权项

一种无需实时采集现场信息的线路山火灾害评估方法，其特征在于，该方法包括：步骤1，确定山火发生位置与输电线路之间的植被类型S1及植被高度zd，其中，植被类型分为针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌木、茅草，或者上述植被的混合；步骤2，判断火场火行为类型，若植被为灌木、茅草则为地表火，若存在针叶林、阔叶林或针阔混交林且垂直方向可燃物连续性好则为树冠火；步骤3，获取告警输电线路的信息，包括输电线路电压等级U、导线的对地距离Htl、输电线路的分裂数N；步骤4，获取山火发生位置处的气象数据，包括实时风速Vw和温度；步骤5，将输电线路附近的山火按照高度划分为火焰区、离子区和烟雾区，计算上述三个区间的高度，分别为D1、D2和D3，包括以下步骤：步骤501，根据式(1)～(2)计算山火蔓延速度R；R0=(1100·12.45Vw+1)Vw<5.51100·e2.5Vw0.33-2.5Vw≥5.5---(1)]]>R＝R0·Ks·exp(0.1783·Vw·cosθ)·exp(3.533tanφ)1.2   (2)式中，R0为火山初始蔓延速度；Vw为风速；Ks为山火蔓延可燃物更正系数；φ为山火蔓延区的坡度角；θ为风速与坡度的夹角；步骤502，根据式(3)计算火线强度I；I＝0.000049HWR   (3)式中，H为可燃物有效可燃物发热量；W为有效可燃物载量；步骤503，根据式(4)或(5)计算地表火或树冠火的火焰区高度D1；D1=(I300)1/2---(4)]]>D1=(35333-Ta)[I7/679(I+47Vw3)1/2]---(5)]]>步骤504，根据式(6)计算离子区高度D2；D2＝0.1D1   (6)步骤505，根据式(7)计算烟雾区高度D3；D3＝Htl‑D1‑D2‑zd   (7)步骤6，根据式(8)～(11)计算火焰条件下火焰区击穿电压Uf；T=Ta+3.9(I)2/3zde-α(z-zd)2---(8)]]>α=1D1(D1+zd)---(9)]]>Uf′=∫zdD1+zdE0·TaT·dz---(10)]]>Uf＝Kj1·Uf′   (11)式中，T为火焰体对地高度为z处的温度，其中，zd≤z≤D1+zd；Ta为环境温度；I为山火强度；Uf′为仅温度作用下火焰区的击穿电压；Kj1为不同植被燃烧所含盐分的比例和燃烧所产生的温度得到的火焰区燃烧植被校正因子；E0为标准大气条件间隙长度为Htl时的工频击穿场强；步骤7，根据式(12)计算火焰条件下离子区击穿电压Uz；Uz=11+C·E0·D2---(12)]]>式中，Uz为火焰条件下离子区的击穿电压；C为离子区击穿场强植被校正因子；步骤8，根据式(13)计算火焰条件下烟雾区击穿电压Us；Us＝Kj2·KT3·E0·D3   (13)其中，辐射热温度影响因子KT3通过式(14)和(15)计算得到；Ts=Ta+(Ta+3.9(I)2/3zd)(zd+D1)e-αD12/z---(14)]]>KT3=∫zd+D1+D2HtlTaTsdzD3---(15)]]>式中，Ts为烟雾区依靠火焰产生的辐射加热上方空气导致的温度；zs为计算点对地高度，其取值范围为：zd+D1+D2≤zs≤Htl；式中，Kj2为烟雾区烟尘体积分数校正因子；KT3为辐射热温度影响因子；步骤9，计算山火条件下输电线路跳闸概率，包括以下步骤：步骤901，根据式(16)确定输电线路分裂数校正因子Kj3；Kj3=1,N=11.2,N=21.25,N=41.3,N=6---(16)]]>步骤902，结合式(11)～(13)和(16)，根据式(17)计算火焰条件下击穿电压Ujc；Ujc＝Kj3(Uf+Uz+Us)   (17)步骤903，根据(18)计算当山火击穿时变异系数为4％时，99％的耐受击穿电压；U99＝0.756Ujc   (18)步骤904，根据式(19)计算山火发生处输电线路山火跳闸的概率P(U)；P(U)=0U≤0.756UjcU-U99Ujc-U990.756Ujc≤U≤Ujc1U>Ujc---(19)]]>步骤10，根据计算的输电线路山火跳闸概率P(U)，划分输电线路山火跳闸危险等级：对于500kV及以上电压等级输电线路，当P(U)＞70％，则严重危险；当30％≤P(U)≤70％，则一般危险；当P(U)＜30％，则轻度危险；对于220kV及以下电压等级输电线路，当P(U)＞80％，则严重危险；当50％≤P(U)≤80％，则一般危险；当P(U)＜50％，则轻度危险。