泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法与流程

本发明属于输电系统的弹性评估方法，特别涉及泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法。

背景技术：

1、泥石流是一种常见的自然灾害，具有强大的冲击力和破坏力，会对输电系统造成严重威胁。泥石流的冲击力、冲击力的持续时间以及影响范围是导致输电杆塔故障的主要因素。传统的输电系统在面对自然灾害时，往往缺乏足够的弹性，容易导致大面积停电和长时间的恢复困，因此研究输电系统在泥石流灾害下的弹性评估具有重要意义。通过分析泥石流的长度、宽度和深度等参数，确定泥石流对输电杆塔的影响范围。rickenmann模型等经验公式被广泛用于计算泥石流的长度和宽度，这些模型考虑了泥石流的流量、坡度和地质条件等因素。研究泥石流对输电杆塔的冲击力，包括流头和流尾的冲击力。流头冲击力较大，而流尾冲击力虽然较小，但持续时间较长，也可能导致杆塔故障。冲击力的计算需要考虑泥石流的流速、密度、坡度和地形粗糙度等因素。

2、弹性评估是衡量输电系统在自然灾害下恢复能力和抗灾能力的重要手段，传统的评估方法主要关注元件的故障率，但忽略了外力作用下的故障率变化。因此，需要构建考虑外力作用的故障率模型，以更准确地评估输电系统的弹性。弹性指标通过测量临界负荷供电的稳定性和电网结构的抗损伤性，定量地描述了输电网的弹性。弹性三角是一种量化系统弹性的有效方法，通过计算系统性能曲线在灾害期间的退化区域，得到弹性指数。非序贯蒙特卡罗法是一种常用的系统状态抽样方法，通过假设系统每个元件的状态概率分布确定，将每个元件进行组合来生成系统状态，这种方法不计算元件的时间序列，可大幅降低计算时间，具有较高的求解速率。

3、现有评估方法存在以下缺陷：

4、ⅰ、杆塔分布广泛，泥石流发生时并不是所有杆塔受到影响，因此需要分析泥石流的影响范围。利用三个参数描述泥石流的影响范围，即泥石流的长度、宽度和深度。

5、ⅱ、泥沙会不断冲击输电杆塔的基座甚至杆塔塔身。绝大多数情况下泥石流主要冲毁杆塔塔基，造成杆塔故障。

6、ⅲ、浴盆曲线描述的故障率只考虑了元件自身的老化因素。由于稳定工作期间元件老化进程非常缓慢，认为元件故障率是恒定的。然而，泥石流这种外力作用下，故障率可能显著增加，由此可知，输电元件失效概率评估不能直接使用恒定的故障率。因此，针对杆塔和输电线，有必要构建外力作用下的故障率模型，并评估失效概率。

技术实现思路

1、本发明目的是提供泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，用于解决现有故障率考虑因素单一的技术问题。

2、本发明是采用如下技术方案实现的：

3、泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，包括如下步骤：

4、s1、构建泥石流模型；

5、s11、采用rickenmann模型计算泥石流长度l；

6、s12、通过泥石流宽度经验公式计算泥石流宽度w；

7、s13、基于流量恒定的架设计算泥石流深度h；

8、s2、构建杆塔故障率评估模型；

9、s21、计算泥石流冲击力f；

10、s211、采用泥石流平均流速来代表泥石流整体流速v；

11、s212、计算流头冲击力f0和流尾冲击力f(t)；

12、s22、计算杆塔可承受的最大冲击力fmax；

13、s23、定义泥石流冲击力与杆塔可承受的最大冲击力之间的差值定义为张力；

14、s3、构建外力作用下杆塔故障率模型，评估失效概率。

15、进一步优选的，s1步骤中的模型考虑了泥石流堆积物总量m和泥石流发生处与杆塔基座的高度差h；由于泥石流密度相对固定，m反映了泥石流的总质量。显然，l与这两个参数成正比，具体公式为：

16、l＝b(mh)c

17、式中泥石流堆积物总量用m表示和泥石流发生处与杆塔基座的高度差用h表示。

18、进一步优选的，s11步骤中的泥石流宽度经验公式为：w＝rqms-n。

19、式中泥石流流量用q表示，山体坡度用s表示。

20、进一步优选的，s12中泥石流深度指的是泥石流整体的平均深度，而不是指某一特定位置的深度。

21、进一步优选的，泥石流深度h计算公式为：

22、

23、式中泥石流流量用q表示，山体坡度用s表示。

24、进一步优选的，s13中通过计算公式为：

25、

26、进一步优选的，流头冲击力的计算公式；

27、f0＝κf sinβ＝κma sinβ＝κρlhwa sinβ；

28、杆塔遭受泥石流冲击后t时刻的冲击力可由公式表示；

29、f(t)＝f0e-2γt(1+δt)。

30、进一步优选的，s15中杆塔不同位置的fmax表示为：

31、

32、传统的输电网在遭受自然灾害破坏时往往会出现故障，因此只能依靠继电保护装置来尽可能大范围地恢复供电。这种情况很可能导致停电区域长时间无法恢复，甚至导致停电范围扩大。对输电网弹性的研究主要考虑输电网抵御自然灾害破坏的能力。因此，弹性指数通过测量临界负荷供电的稳定性和电网结构的抗损伤性，定量地描述了输电网的弹性。在自然灾害发生时，输电网的性能会随着自然灾害的变化而变化。

1.泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：s1步骤中的模型考虑了泥石流堆积物总量m和泥石流发生处与杆塔基座的高度差h；由于泥石流密度相对固定，m反映了泥石流的总质量，显然，l与这两个参数成正比，具体公式为：

3.根据权利要求1所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：s11步骤中的泥石流宽度经验公式为：w＝rqms-n式中泥石流流量用q表示，山体坡度用s表示。

4.根据权利要求1所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：s12中泥石流深度指的是泥石流整体的平均深度，而不是指某一特定位置的深度。

5.根据权利要求4所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：泥石流深度h计算公式为：

6.根据权利要求4所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：s13中通过计算公式为：

7.根据权利要求4所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：流头冲击力的计算公式；

8.根据权利要求4所述的泥石流灾害下输电系统的弹性评估方法，其特征在于：s15中杆塔不同位置的fmax表示为：