大風及暴雨對電網故障率的時空影響分析

許劍川 楊定光 吳玉統 李磊磊

摘要：西雙版納地區雨季高溫多雨，旱季干燥，地形條件復雜，大風、山火、暴雨、雷電、洪澇以及地質災害頻發，嚴重威脅電網運行。在各種不同類型的自然災害中，大風及暴雨會對電網的運行造成影響，可能會引起各種事故，這不僅會造成大面積停電，而且可能造成人員傷亡。下面，針對的大風及暴雨對電網故障率的時空影響進行分析，進而提高西雙版納電網運行的穩定性。

關鍵詞：大風災害;暴雨災害;電網故障;預警防御

大風及暴雨災害會對電網造成嚴重破壞，為了實現電網中各項設備的保護，要在對大風還暴雨對電力設備造成影響的基礎上，做好臺大風及暴雨預警防御問題分析，最終對兩者導致的輸電線路故障率進行全面闡述。

1 大風對電力設備的破壞

大風通過的風會間接或直接引發事故，這會引起斷路或短路事故，無法通過合閘方式恢復供電。大風對電力設備的破壞主要體現在以下幾個方面：

（1）斷線、倒塔

風載過大超過導線能夠承載的極限時會引起斷線，同時，大風將導體刮起，也會引發短路事故;風力過大，會導致的電網重的桿塔因為風力影響，而發生傾斜或倒塌事故，桿塔發生倒塌會提高電網中線路出現斷線的幾率。

（2）各種異物懸掛在導線上

大風會導致樹枝、布條、氣球等各種物質被刮到空中，這些物質會纏繞在在電線上，各種異物懸掛在導線上，這會提高風偏閃絡發幾率，而導線上懸掛異物一旦受潮，容易引起相間短路，或對地短路[1]。

（3）風偏閃絡

大弧度或大檔距導線在導線軸與風向之間的夾角超過了45°后，會出現較大的風偏問題，這一現象的出現，會導致電網中的懸垂絕緣子串會對金具或桿塔發生發電現象，也可能會對導線或周邊物進行放電。出現風偏閃絡現象后，電網中導線容易被燒毀，這提高導線出現斷線幾率，電網在實際運行期間，停運幾率會提高[2]。

2 暴雨對電力設備的破壞

（1）桿塔

桿塔是電網中的一項重要設備，其主要位于滑坡體、跨河位置處，在發生暴雨時，桿塔容易遭受到的雨水的侵蝕與沖刷，這會對桿塔的整體性能造成破壞，容易引發桿塔傾倒事故。

（2）變電站

變電站是電網中的一項重要設備，變電站的設置會受到電網規模、電網所在區域地形影響，其經常會被安置在城市內澇、低洼區域，這也就導致變電站在應用期間容易遭受到暴雨引起的洪水和泥石流的沖刷，使電力設備遭受破壞，而且會導致設備在運行過程中出現各種異常情況，導致設備運行能力變弱，這會導致通信系統在運行期間出現故障[3]。

3 大風與暴雨預警防御

大風與暴雨災害可能引發的電網設備故障或損壞情況的在線分析，需要綜合分析各類告警信息、保信信息等電網運行信息，以及氣象、災害的預測、實測等信息，如何對其中的非結構化、半結構化數據進行識別與處理，并綜合災害引發設備故障的機理模型和歷史數據學習等方法對故障、災損進行精準判斷。從以往的大量經驗來看，大風及暴雨預警主要包括以下幾項內容：

（1）獲取到電網中采用設備的各項背景，以及沿線地質和地貌等各項信息內容，而且要嚴格以及地理環境的具體特征，對輸電線路進行適當分段，進而為后續相應工作開展提供支持。

（2）精準獲取自動氣氣象站、氣象中心等處的各項信息內容，得到臺風及暴雨等各項動態信息內容的監控，掌握未來一段時間天氣的變化，確定是否會出現大風及暴雨天氣，如果存在大風及暴雨天氣，要提前采取相應措施完成相應預防，降低事故發生幾率。

（3）利用風速預報模塊大風的風速和風場的具體時空分布情況進行全面、精準預測，而且要依據輸電線路地理環境，或者風速檢測值完成預測結果的修正;評估降雨量模塊對依據氣象降雨預報信息內容，全面結合降雨監測值，或地理環境修正，進而為對線路所在區域在未來一段時間的降雨量進行精準預測[4]。

（4）大風及暴雨災害都會對電網中在實際運行期間出現的各種故障的評估造成一定影響，具體評估包括的內容如下：①對電網在運行期間的每一段線路在運行期間的段線故障率，異常物體懸掛率、倒塔故障率等各種不同類型故障率進行綜合評估，進而對各種不同類型的故障進行綜合，最終獲取到應影響整體輸電電網整體在運行期間發生故障的整體幾率。②評估每條線路在山洪、滑坡、泥石流等各種不同條件下的故障，然后各項故障的發生幾率進行綜合，最終獲取到暴雨環境下，整條線路在運行期間發生故障的幾率。

（5）提高對各種小概率風險事件內容的重視，依據電網線路在實際運行情況，線路總故障發生幾率的情況，完成對采用預想故障表的調整，然后將獲取到的各項信息內容，都精準的提供給電力系統安全穩定分析軟件接口中，通過對信息的應用，實現預警防御。

4 大風及暴雨引起電網故障率分析

4.1 大風引起各種故障的幾率

大風會引起斷線、倒塔、異物掛線、風偏閃絡等各種故障，每一種故障都的發生幾率都各不相同，而對于的電網的總故障幾率來說，就是將每一種故障的發生幾率加起來求和即可。針對大風原因引起的每一種類型的電網故障幾率，可以通過計算獲取，下面，以因為大風原因引起的倒塔故障率的計算為例進行分析。

桿塔在應用期間發生折桿或倒塔主要是桿塔線路受風力影響，桿塔兩側受不均，以及桿塔風載過大，超出了桿塔在具體應用期間能夠承受的最大范圍。因為桿塔在應用期間承受的不平衡力為F，其可以依據桿塔兩側導線水平力σ10及σ20完成，具體計算可以利用公式（1）完成。

在公式（1）中，表達的轉角他兩側輸電線路的具體加角，如果分析的桿塔為直線塔，該角度為0;N表示的為桿塔中采用導線的具體數量。

4.2 暴雨引起輸電線路故障的幾率

暴雨會引起滑坡、山洪、泥石流等各種不同類型的災害，這些災害都會導致線路發生故障。針對每一種類型災害引起的事故的幾率，都可以通過分析計算獲取，下面，以的山洪災害引起的故障率為例進行分析[5]。山洪災害對桿塔安全的影響主要有溝道分布、溝道杜塞情況、地形坡度、以及水文條件與地形高度等各項因素的影響。在實際問題分析期間，可以采用模糊化方式獲取到山洪引發線路故障的具體幾率。

5 結語：

大風及暴雨會對電網造成破壞，這會引起大范圍停電，為了實現對大風及暴雨引起的災害進行預防，不僅要對氣象數據及軌跡進行跟蹤，而且還要掌握的電網線路所在區域的地形、植被情況等各種對電網運行會造成影響的非電氣設備、電氣數量等各項內容的走向和位置。針對現代電網的整體運行情況來說，人們對于電網可能出現的各種風險的關注都集中在最大的潛在故障，因此，目前電網中采用的分故障防御系統，對于大風及暴雨災害引起的電網災害都具有一定適應性。但是，為了更好保護電網，提高其運行的穩定性，減少各種不同類型災害發生，要加強對氣象衛星、自動氣象站布置情況的全面考慮，對算法進行改進，實現對電網的保護，降低事故發生幾率。

參考文獻：

[1]孔丹軍，王曦，戴彬.淺談運用“五張牌”降低農網運維故障率的探索與實踐[J].農電管理，2019（11）：66-67.

[2]廖靜麗.基于輸電線路故障特性的電網綜合風險評估體系[J].技術與市場，2019，26（04）：139+141.

[3]劉坤，王克文，祁小鵬.基于元件故障率曲線的配電網可靠性評估和配電終端優化配置[J].電力系統保護與控制，2017，45（13）：49-5

[4]李龍，謝大為，湯偉，等.計及氣象因素的電網輸電線路故障停運概率分析與應用[J].價值工程，2017，36（32）：148-150.

[5]竺慶茸，李晗，李先允，王書征.含光伏的主動配電網非對稱故障條件下對并網點電壓影響的研究[J].電測與儀表，2019，56（04）：101-106.