输电线路走廊山火监测技术研究与应用

针对山火导致的输电线路跳闸故障多发且防治困难的问题,进行了输电线路走廊山火监测技术的比对与分析,探讨了各种监测手段的技术特点和应用范围.基于卫星遥感林火监测技术,开发了广西电网输电线路走廊山火监测系统,实现了输电线路周边的火情发现及输电线路运行的火险告警.系统投入运行两年来,累计及时、准确告警输电线路走廊山火险情20余条次,取得了较好的监测效果.     

输电线路差异化防山火技术与策略

针对输电线路山火灾害点多面广、引发故障影响因素多、对电网的安全稳定运行构成严重威胁的难题,分析了人为用火习俗、气象条件、植被类型等因素对山火分布的作用,阐述了地形参数、线路本体参数和山火形态等因素对输电线路山火跳闸的影响,分析了输电线路山火灾害脆弱性的差异。在此基础上,结合输电线路山火跳闸恢复时间,提出了1种定量化、精细化的输电线路山火灾害风险指标及计算方法。然后,从输电线路山火灾害防御与处置这2个方面分析了输电线路防山火措施的有效性与的适应性。研究结果表明:开展的逐基杆塔线路区段的输电线路山火灾害风险计算,揭示了输电线路山火跳闸风险差异特征;以某省电网1条±500 k V电压等级的直流输电线路为实例计算分析的输电线路1 300号—1 577号线路区段的山火跳闸风险,充分反映了输电线路山火灾害的分布规律及线路山火灾害的容灾抗灾能力;对计算得到的4个重点防山火线路区段采取了线下植被置换、配置灭火装备、安装分布式山火监测装置等有针对性的防治措施,验证了所提差异化防山火风险评价方法和指标的适用性和优势。所开展的输电线路差异化防山火技术研究,可为线路设计、运行维护等提供"有的放矢"的精细化信息指导。     

输电线路山火故障风险评估模型及评估方法研究

输电线路山火故障与输电线路运行时的气象条件、人为因素等密切相关,近年来输电线路山火故障逐年增加。建立了输电线路山火故障跳闸风险评估模型,该模型包括输电线路走廊山火发生概率模型和山火条件下输电线路故障模型两部分。应用该模型,可以根据宏观气象条件预测山火引起的输电线路故障概率。可以在山火发生后,根据山火的蔓延模型预测输电线路山火故障风险随时间的变化情况。可以根据输电走廊及其附近的植被情况,计算火源点与输电线路山火故障风险之间的关系,并制定输电线路山火故障等级分布图。研究成果可用于制定输电线路山火故障预案和防灾减灾措施。     

基于Himawari-8静止气象卫星的输电线路山火监测与告警技术

传统基于极轨卫星的输电线路山火监测技术受卫星过境时间的限制,无法实现对广域输电线路走廊进行24h不间断山火监测。为此,基于Himawari-8静止气象卫星提出了一种24h不间断输电线路山火监测与告警技术。为保证火点判识算法具有较高的准确率和良好的普适性,综合考虑太阳高度角、非植被像元和云像元对火点判识的影响,提出了一种基于自适应动态阈值的火点判识算法。另一方面,预先将输电线路杆塔信息和告警等级以网格形式进行储存以提高告警效率。一旦在网格内监测到火点,则自动向输电运维人员推送受影响的线路杆塔信息和告警等级。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测系统,实现了全天时输电线路山火监测以及快速准确地发布告警信息,使得该电网连续3年(2017—2019)在用火高发的清明节期间未发生输电线路山火跳闸事故。     

某省级电网220kV及以上输电线路故障统计与分析

针对目前已有的输电线路故障原因不明确问题,提出了输电线路故障分类方法,阐述了不同故障分类的特点。统计了2005—2014年某省级电网输电线路故障情况。并分析了该省气温与输电线路冰灾故障的关系。分析了山火跳闸风险的时间分布规律,阐述了持续干旱对输电线路山火故障的推动作用。结果表明,雷击、山火、冰灾及外力破坏是影响输电线路安全稳定运行的主要因素,冻雨持续日数是影响冰灾故障次数的关键因素;该省3—8月为输电线路受雷电活动影响较严重的月份,13:00—19:00是1 d中雷击跳闸次数最多的时间段。最后,针对自然灾害输电线路故障统计规律提出了从灾害预测、监测、评估、处置等方面加强电网防灾减灾新理论、新技术、新装备的研发应用的建议;针对非自然灾害输电线路故障统计规律提出了强化监管手段、提高风险预控能力的管理措施。     

基于层次分析法的输电线路防山火预警评估模型

山火灾害是威胁电网安全稳定运行的重要因素之一。为了有效地预防山火灾害,提出了基于层次分析法的输电线路防山火预警评估模型。以输电线路历史故障、实时监测数据和气象预报信息三个方面风险因子,构建层次结构,结合贵州电网运维数据及专家经验,构造判断矩阵,进行可行性判断,并得到各因子相对权值及整体权值,结合专家系统给出的扣分表,计算实际扣分值,从而对输电线路山火风险进行评估,并给出了防治山火跳闸事故的建议措施,提高了山火防治效率和电网安全稳定性。     

基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型

山火灾害易诱发架空输电线路跳闸事故,严重危害电网的正常稳定运行。为降低山火灾害对电网运行的影响,提高架空输电线路山火防治水平,本文提出了一种基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型。该模型首先在森林火险气象指数的基础上,综合考虑地表燃烧因子和历史火情因子的影响,构建了输电线路山火风险等级评估指标体系;然后结合专家评分采用图模型和最优理论降低赋权中的主观随意性,确定了各因子权重系数,并利用3 km×3 km分辨率的降水预报数据对山火风险等级进行修正,实现了输电线路山火风险等级预测;最后以南方电网山火高发期卫星监测热点分布情况,验证了所提方法的准确性。该方法目前已成功应用于南方电网山火监测预警中心,可指导输电运维人员提前巡查重点隐患线路,降低架空输电线路山火跳闸风险,提高电网安全稳定性能。     

基于BP神经网络的输电线路山火风险评估模型

近年来,输电线路因山火引起的跳闸停电事故越来越多,严重影响了电网的安全稳定,山火风险防控俨然已成为电网防灾减灾的重要研究课题。考虑到输电线路山火风险的影响因素多而复杂,提出了一种基于BP神经网络的山火风险评估模型。通过研究分析220 kV及以上输电线路山火灾害高发的实际情况,确定山火主要影响因子作为模型的输入,将山火风险等级作为模型的输出,利用Matlab建立基于BP神经网络的山火风险评估模型。实验结果表明该模型能有效地预测山火风险,对及时发布预警消息具有重要意义。     

架空输电线路精细化山火监测告警技术

针对当前电力系统山火防治的局限性,提出一种架空输电线路精细化山火监测告警技术。首先,分析山火灾害的时间-空间分布特性以及引起的线路跳闸故障分布;然后,基于多源卫星遥感与地表监测装置协同工作,构建立体化的山火监测系统;最后,根据电力系统山火灾害分布特性与监测装置的特点,提取并划分山火灾害指标,精细化地指导架空输电线路山火告警。该技术已应用于南方电网山火监测预警中心,可实现全时段输电线路山火监测并准确发布告警信息。     

输电线路山火风险分布研究及应用

受环境改善和传统习俗影响,部分地区山火频繁发生,严重威胁到输电线路安全运行。本文分析了用于研究灾害风险分布的发生频率法的不足,提出了研究山火风险等级的改进LEC法。在调查引起山火的主要因素及其时空分布规律基础上,通过山火后果、频率和可能性来量化山火风险,采用综合气象干旱指数修正山火风险值,并实现了动态山火风险分布图的绘制。本方法绘制的动态湖北电网山火风险分布图与实际情况相符,对输电线路山火风险的预测准确度高,使用方便。     

500 kV输电线路故障时空特性分析

随着电力系统通信自动化技术的发展,各种信息采集系统得到广泛应用,这为分析电网故障的时空特性提供了有利条件。以H省电网500 kV输电网为例,探讨了5年间500 kV输电线路故障在较长时间段上的行为特性。首先在输电线路故障时间序列层面上,统计分析输电线路故障发生的时间（单位：天）与同一时间点故障累计频次和累计概率之间的相互关系,采用Kolmogorov-Smirnov（K-S）法检验其分布的正态性,并根据R/S时序分析法计算出H省电网500 kV输电网5年间输电线路故障基于时序的Hurst指数,从而判断其在时间序列上具有长程相关性。然后,在空间层面上,统计分析5年期间H省电网每条500 kV输电线路故障次数与其发生频次和累计概率的关系,得出输电线路故障在空间上符合幂律分布特征。研究电网故障的时空分布特性为电网的风险管理和风险预测提供了辅助决策的依据。     

考虑一二次耦合多重故障的电力系统风险评估

为了综合评估恶劣天气下输电线路故障与二次系统隐性故障导致的多重故障风险,提出了考虑一二次耦合多重故障的电力系统风险评估方法。首先,分析了气象灾害导致输电线路故障的特点,总结了一二次设备耦合多重故障的特点。其次,综合考虑输电线路及保护装置的失效概率,建立了一二次耦合多重故障模型。然后,应用拉丁超立方抽样实现初始故障集的快速生成,进而评估系统失负荷、节点电压越限、支路潮流越限等风险指标。最后,采用IEEE39节点系统对所提方法进行测试。研究结果表明：考虑一二次耦合的多重故障,系统面临的风险更为严重;使用拉丁超立方抽样,可兼顾不同气象分区内线路故障概率分布差异,提高计算效率;通过多维度风险指标排序,能够有效筛选灾害天气落区内影响电网风险的关键线路和母线,为电网风险防控和薄弱环节治理提供决策依据。     

输电线路大风停运概率计算方法

如何进行大风故障预警及停运概率的准确计算,对于提高电力系统预防风偏闪络和断线停运的能力具有积极意义。基于绝缘子风偏计算模型和极端风速的g-h分布模型,提出了电网大风停运概率计算的新方法。该方法首先通过绝缘子风偏模型计算风偏角和最小空气间隙,并建立了小空气间隙和风偏故障概率的线性函数关系;进而提出基于g-h分布的大风灾害下电力线路的断线概率计算方法。安徽电网的实际数据的计算结果证明了方法的有效性。因此建立有效的风偏计算模型和大风分布模型对预防大风停运具有重要作用。     

考虑多重故障的热稳关键断面在线识别方法

受限于内外部环境影响,电网发生多重故障的概率增加,离线计算确定的关键断面在网架结构受到严重破坏时无法准确反映故障后电网的薄弱环节.为此,提出一种考虑多重故障的热稳关键断面在线识别方法.首先通过故障前后支路负载率变化量和潮流方向一致性判别,识别出故障潮流转移通道.然后依据不同故障的潮流转移特征,建立基于开断分布因子的故障...     

复合自然灾害下的电力系统稳定性分析

对自然灾害停电防御的研究至今局限于单种类的自然灾害,而未计及复合灾害之间的推波助澜。自然灾害往往会造成群发性故障,为了防御小概率高风险的复合自然灾害造成大停电,需要在线跟踪外部环境的变化并有效预警。为此提出复合自然灾害造成的群发性故障的风险分析思路和框架,一方面建立电网支路在复合自然灾害下的故障率模型并计算其相关风险,另一方面考虑多种自然灾害的交互影响,在线筛选潜在故障,分析运行的安全稳定性,并提供决策支持。     

基于气象信息的电网风险预警系统应用

研究基于气象信息的电网风险预警系统为电网运营商提供科学的电网运行决策参考.气象信息的可靠性、安全性与电网的安全运营及电力设备的安全运行密切相关,利用风险管理理论,综合考虑输电线路所处的气象环境因素及历史故障信息,研究并建立相应的预警系统.在深圳电网建立的电网气象风险预警系统（Grid Meteorological Risk Warning System,GMRWS）,初步实现了雷电分布、输电线路跳闸预警等功能,建立了气象信息与电网故障预警之间的关联性.随着基于气象信息的电网风险预警系统研究的不断深入,仅依靠经验估计极端天气条件下电网及设备运行风险程度的被动局面将被改变,为电网运营商在提供优质可靠电能的前提下,综合防灾、减灾方面也有了更先进的技术保障.     

湖南电网风区分布图的绘制与应用

运行经验表明,风灾故障对电网安全运行的威胁日趋严重,但在抗风设计、改造中所采用的典型气象区域风速分级标准较为笼统,缺少相关数据,不能有效地指导架空输电线路抗风灾工作。研究了湖南电网风灾故障分布特征,对湖南近30年气象数据进行了统计和对相关标准进行了修正,采取极值I型分布概率模型完成了湖南电网30年、50年和100年重现期最大风速统计,提出了湖南电网风区分级标准,完成了湖南电网风区分布图的绘制,得到了湖南风速分布情况。在此基础上,给出了湖南电网风区分布图的应用原则和建议,可为架空输电线路抗风灾设计、改造提供依据,给电网防风灾提供技术支撑。     

山火灾害对电网故障率的时空影响

根据山火造成电力设备故障的途径和机理,建立输电线在山火灾害下的故障率修正模型,提出按电网故障率的时空分布预警防御算法。将山火信息与地理环境及气象信息相结合,预测山火的蔓延行为;动态评估线路闪络概率,预报输电线故障率的时空分布。使风险越大的潜在故障得到越高的关注度,提高电网停电防御系统对山火灾害的预警能力。     

湖南电网故障的统计特性分析

统计湖南输电网故障记录数据,发现该电网故障具有幂律分布特性。针对故障原因分析表明,极端恶劣天气导致的电网故障频发现象,是湖南电网故障具有幂律分布的根本原因。