專利名稱：一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的線路運行方法，具體是一種存在線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法，屬于線路運行模擬技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力行業(yè)的發(fā)展，輸電線路遍布各地。在風(fēng)的激勵作用下，架空輸電線路的導(dǎo)線存在各種振動形式，特別是導(dǎo)線在覆冰雪改變自重時，容易產(chǎn)生大幅度振蕩，稱為線路舞動。輸電線路的舞動早在上世紀(jì)30年代初在美國就有報道，隨后在加拿大、前蘇聯(lián)、英國、日本、中國等許多國家和地區(qū)均發(fā)生過線路舞動。線路舞動在輸電線路中不可避免，同時線路舞動帶來的危害巨大，不僅會造成短路、斷路等故障，嚴(yán)重時甚至威脅電網(wǎng)的安全運行，給我國的電力行業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。線路舞動帶來的損失是多方面的，導(dǎo)線舞動嚴(yán)重 時，會造成桿塔塔身搖晃，耐張塔橫擔(dān)順線擺動或者扭曲變形，使導(dǎo)線之間的距離縮短或者碰撞而產(chǎn)生閃絡(luò)，燒毀導(dǎo)線并引起跳閘。此外，還會造成金具及部件受損，如間隔棒棒爪松動或脫落，線夾船體滑出、螺栓松動、脫落。導(dǎo)線舞動對桿塔、導(dǎo)線、金具及部件的損害，造成線路頻繁跳閘與停電，對輸電線路安全運行的危害十分重大，而且會造成重大的經(jīng)濟損失和社會影響。由于線路舞動存在著如上所述的眾多危害，現(xiàn)有技術(shù)中對線路舞動的研究主要集中在線路舞動機理分析和建模、防舞措施和舞動檢測裝置這幾個方面。線路舞動機理分析和建模主要包括美國Den Hartog提出的垂直激發(fā)機理、加拿大O Nigol提出的扭轉(zhuǎn)激發(fā)機理，以及慣性耦合舞動機理。這三種機理主要針對線路本身進行理論分析和建模。基于上述三種機理開發(fā)設(shè)計了多種防舞措施，如各種舞動阻尼間隔棒、雙擺防舞器、偏心重錘等。防舞設(shè)備在我國防舞研究和實踐中發(fā)揮了重要作用，但是該方案僅是從物理層面減少線路舞動的程度，在某些情況下也無法完全杜絕線路舞動。舞動檢測裝置是在單線上安裝位置或加速傳感器，無線加速傳感器節(jié)點采集輸電線路監(jiān)測點的位移加速度值，并將其通過GPRS等無線通信方式傳送到監(jiān)控中心，進行線路舞動的在線檢測。如中國專利CN101470013B中公開了一種架空輸電線路舞動監(jiān)測方法，根據(jù)無線傳輸?shù)目刂浦噶顚芸蛰旊娋€路導(dǎo)線上的多個舞動監(jiān)測點的舞動加速度數(shù)據(jù)進行在線監(jiān)測；由每個舞動監(jiān)測點將監(jiān)測到的自身的舞動加速度數(shù)據(jù)進行無線發(fā)射；由遠(yuǎn)端無線接收每個舞動監(jiān)測點無線發(fā)射的舞動加速度數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的同一檔導(dǎo)線的不同舞動監(jiān)測點的舞動加速度數(shù)據(jù)計算生成該檔導(dǎo)線的舞動軌跡。通過以上分析可以看出，上述對線路舞動的研究只針對線路舞動本身，如產(chǎn)生機理及監(jiān)測，無法對線路舞動產(chǎn)生的影響進行判斷，因此也無法采取措施減輕或者避免該線路舞動對整個輸電線路以及電力系統(tǒng)造成的影響，無法實現(xiàn)對舞動事件的預(yù)估，對舞動線路的處理很難發(fā)揮作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中只能對線路舞動進行產(chǎn)生機理分析及監(jiān)測，無法預(yù)估線路舞動對電力系統(tǒng)造成的影響，從而提供一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法，包括如下步驟(I)獲得線路舞動的實測信息，并進行線路舞動幅度計算；(2)通過線路舞動幅度計算線路故障率；(3)根據(jù)線路故障率隨機生成短路故障，然后針對短路故障進行電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析。所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，在所述步驟(I)中，計算線路舞動幅度的公式如下 my + 2Ci.m(0 y + ky = \(pU"D + Cn )(--^)
<2οθU其中，U—風(fēng)速；D—導(dǎo)線的迎風(fēng)尺寸，此處為導(dǎo)線直徑；P—空氣密度；Θ—風(fēng)向與導(dǎo)線的夾角—升力系數(shù)；CD—阻力系數(shù);m—單位長度導(dǎo)線與其周圍的流體的附加質(zhì)量之總和；k一導(dǎo)線的支承總剛度；y—結(jié)構(gòu)體的振動位移；ωη—結(jié)構(gòu)體振動的固有頻率；ζ y一結(jié)構(gòu)阻尼率。所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，在所述步驟(2)中，由線路舞動幅度到故障率的計算步驟為(2. I)輸入線路舞動幅度X ;(2. 2)根據(jù)故障率和舞動幅度的關(guān)系，判斷舞動幅度所處位置，計算故障率。所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，在所述步驟(2. 2)中，當(dāng)x〈L時，故障率為η=χ/L ;當(dāng)X SL時，故障率為η =1，此處的L為舞動幅度的拐點橫坐標(biāo)，對垂直排列導(dǎo)線，L =LP/2，對水平排列導(dǎo)線，L = LpX 5/2,其中Lp為相間距離。所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，在所述步驟(3)中，根據(jù)線路故障率進行電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真的過程是是從Python環(huán)境調(diào)用電力系統(tǒng)仿真計算程序。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(I)本發(fā)明所述的線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法，將線路舞動事件與電力系統(tǒng)運行放在一個框架內(nèi)進行分析，通過線路舞動的實測信息計算出線路舞動幅度，然后計算出線路的故障率，再進行電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真，從而可以獲得線路舞動對整個電力系統(tǒng)運行的模擬仿真結(jié)果，從而可以預(yù)測出該電力系統(tǒng)的運行情況，從而可以及時通過對整個系統(tǒng)進行線路開斷避免災(zāi)害發(fā)生，從而減少損失。這樣，就通過監(jiān)測線路舞動仿真出的電力系統(tǒng)的運行情況，便于及時采取措施應(yīng)對，具有更好的指導(dǎo)意義。也就是說本發(fā)明通過給定外部氣象條件、線路參數(shù)、輸電走廊地理分布等因素，可以仿真計算線路舞動的幅度，并判斷線路發(fā)生跳閘的概率，根據(jù)故障概率隨機生成短路故障，再針對短路故障進行機電暫態(tài)仿真分析，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。上述線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中線路舞動僅從舞動機理、舞動監(jiān)測、防舞措施方面進行分析，不能更好的通過舞動監(jiān)測知道電力系統(tǒng)的運行的問題。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明，其中，圖I是本發(fā)明所述的線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明所述的線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法的步驟(I)的流程圖；圖3是本發(fā)明所述的線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法的步驟(2)的流程圖；圖4是本發(fā)明所述的線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法的步驟(3)的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明所述的一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法對應(yīng)的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括線路舞動幅度計算模塊、電氣故障生成模塊和電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真模塊，本發(fā)明所述的一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法包括如下步驟(I)根據(jù)線路舞動的實測信息進行線路舞動幅度計算，具體過程如下根據(jù)如下公式計算線路舞動幅度，計算過程如圖2
權(quán)利要求
1.一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)獲得線路舞動的實測信息，并進行線路舞動幅度計算； (2)通過線路舞動幅度計算線路故障率； (3)根據(jù)線路故障率隨機生成短路故障，然后針對短路故障進行電網(wǎng)機 電暫態(tài)仿真分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，其特征在于，在所述步驟(I)中，計算線路舞動幅度的公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2任一所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，由線路舞動幅度到故障率的計算步驟為 (2. I)輸入線路舞動幅度X ; (2. 2)根據(jù)故障率和舞動幅度的關(guān)系，判斷舞動幅度所處位置，計算故障率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，其特征在于，在所述步驟(2.2)中，當(dāng)x〈L時，故障率為n=x/L;當(dāng)X SL時，故障率為n=l，此處的L為舞動幅度的拐點橫坐標(biāo)，對垂直排列導(dǎo)線，L = LP/2，對水平排列導(dǎo)線，L = LpX5/2,其中Lp為相間距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的電力系統(tǒng)運行模擬方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，根據(jù)線路故障率進行電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真的過程是是從Python環(huán)境調(diào)用電力系統(tǒng)仿真計算程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線路舞動的電力系統(tǒng)運行模擬方法，將線路舞動事件與電力系統(tǒng)運行放在一個框架內(nèi)進行分析，通過線路舞動的實測信息計算出線路舞動幅度，然后計算出線路的故障率，再進行電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真，從而可以獲得線路舞動對整個電力系統(tǒng)運行的模擬仿真結(jié)果。通過給定外部氣象條件、線路參數(shù)、輸電走廊地理分布等因素，可以仿真計算線路舞動的幅度，并判斷線路發(fā)生跳閘的概率，根據(jù)故障概率隨機生成短路故障，再針對短路故障進行機電暫態(tài)仿真分析，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。
文檔編號G06F17/50GK102819646SQ201210290179
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者徐群, 張恒旭, 王澤眾, 王公仆, 楊欣, 楊慧 申請人:山東電力集團公司青島供電公司