我國(guó)電網(wǎng)正在朝著結(jié)構(gòu)交直流混聯(lián)化、電源低碳化的方向快速發(fā)展,系統(tǒng)源、網(wǎng)側(cè)不確定性日益增強(qiáng),電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在內(nèi)外部多重不確定性因素的影響下,合理量化系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),成為指導(dǎo)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要參考。本研究將從架空線的時(shí)變故障率建模入手,利用采集到的設(shè)備微氣象與運(yùn)行數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)備的故障概率,并應(yīng)用于電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的場(chǎng)景抽樣環(huán)節(jié);在電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,將構(gòu)建大規(guī)模風(fēng)電出力場(chǎng)景波動(dòng)模型與直流線路多狀態(tài)的故障模型,并采用改進(jìn)等分散抽樣蒙特卡洛方法抽樣系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景集。最后,針對(duì)逐個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行多維度的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的合理量化。首先,架空線路作為電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分,其故障停運(yùn)將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,建立全面量化內(nèi)外部影響因素的架空線時(shí)變故障率模型對(duì)評(píng)估電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)起到了至關(guān)重要的作用。根據(jù)架空線路故障機(jī)理,本文提出了多因素驅(qū)動(dòng)的架空線路故障率模型（Multi-Drive-PHM,MDPHM）。該模型以比例風(fēng)險(xiǎn)模型為基礎(chǔ),基準(zhǔn)故障概率函數(shù)量化導(dǎo)線老化的影響,連接函數(shù)量化設(shè)備健康狀態(tài)、負(fù)載率和天氣狀況等線路實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的影響,各影響因素的選擇均需通過(guò)其與故障率的相關(guān)性... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MDPHM模型構(gòu)架流程圖

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章架空線路時(shí)變故障率建模142.4.1.1壽命參數(shù)根據(jù)表2-1中鋁材料的參數(shù)，計(jì)算得出前文定義的材料參數(shù)K、G的值分別為-0.1197、1.0414×1023。取基準(zhǔn)溫度0為353K(80℃)，代入式(1-7)可計(jì)算得出線路的期望壽命為46698h，換算單位后為1945.8d，約5.33年。表2-1不同材質(zhì)和溫度下的輸電線路材料參數(shù)金屬WaWmaxAB-CDRH鋁56109.810053007.58680-200合金601019.327010000491.377-160銅411013.81756700390.277-1602.4.1.2等效時(shí)間折算樣本實(shí)際服役時(shí)間需要折算為基準(zhǔn)溫度0下的等效服役時(shí)間，假設(shè)線路按照典型日負(fù)荷及環(huán)境狀況曲線運(yùn)行(日照輻射值取定值)，可得到與采樣數(shù)據(jù)同間隔的導(dǎo)線穩(wěn)態(tài)溫度計(jì)算結(jié)果。最終得到導(dǎo)線典型日穩(wěn)態(tài)溫度變化曲線，如圖2-2所示。圖2-2典型日導(dǎo)線穩(wěn)態(tài)溫度變化曲線按照式(1-9)可得日均等效運(yùn)行時(shí)間比例為eqT/t0.004。因此在處理樣本的等效運(yùn)行時(shí)間時(shí)，只需將實(shí)際時(shí)間乘以該比例即可。2.4.1.3設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)分基于各電力公司對(duì)架空線路運(yùn)維策略相似的事實(shí)，本文借鑒文獻(xiàn)[18]給出的某地區(qū)架空線路健康狀態(tài)值隨等效運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到每一個(gè)觀測(cè)樣本的健康狀態(tài)評(píng)分值1Z，具體數(shù)據(jù)展示于表2-3。2.4.1.4天氣狀況評(píng)分為了得到架空線所處地區(qū)天氣狀況的綜合評(píng)分值，按照2.2.4節(jié)的方法，首

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章架空線路時(shí)變故障率建模16圖2-3計(jì)算值與統(tǒng)計(jì)值對(duì)比圖從圖中可以看出，隨著線路等效運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，導(dǎo)線老化程度逐漸加重，故障率呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。服役時(shí)間為19年時(shí)，伴隨著電力部門進(jìn)行的線路全面檢修換新工作，設(shè)備故障率出現(xiàn)下降。從故障率計(jì)算值與統(tǒng)計(jì)值對(duì)比結(jié)果來(lái)看，僅有兩次計(jì)算結(jié)果相對(duì)誤差超過(guò)6%，其余相對(duì)誤差均低于5%。造成誤差的主要原因在于：樣本個(gè)數(shù)較少，缺少詳細(xì)的多源歷史數(shù)據(jù)；參數(shù)估計(jì)采用數(shù)值求解方法，與真值間存在一定的誤差。但從電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的需求看，模型計(jì)算精度可以接受。算例分析說(shuō)明，新構(gòu)建的MDPHM模型考慮因素全面，準(zhǔn)確度高，具備量化架空線路時(shí)變故障率的能力。2.4.2典型運(yùn)行條件下的架空線故障率計(jì)算仍以該地區(qū)某條同類型并已服役15年的線路為例，假定未來(lái)24h線路負(fù)載率及天氣情況按照該地區(qū)某一日的典型數(shù)據(jù)變化，且24h內(nèi)線路健康值HI維持在10不變，仍采用表2-4中的模型擬合參數(shù)，進(jìn)而可推算出線路故障率的實(shí)時(shí)變化狀況，如圖2-4所示�？梢钥闯觯谠O(shè)備健康值不變的條件下，隨著等效運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，架空線故障率呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并隨其負(fù)載率的波動(dòng)而變化。當(dāng)天氣評(píng)分值劇烈變化時(shí)（如10:00時(shí)刻），將導(dǎo)致架空線故障率出現(xiàn)正相關(guān)的劇烈波動(dòng)。從圖線走勢(shì)可以看出，天氣狀況評(píng)分值與負(fù)載率相互耦合，共同決定了架空線路故障率的變化趨勢(shì)，再次驗(yàn)證了MDPHM模型的有效性。


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