一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置

1.本技术属于电力故障解决技术领域，具体地讲，涉及一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置。


背景技术：

2.现代电力系统运行收到国家政策影响具有较大的新能源并网比例，电网波动性较大，给调度运行带来很大的风险，因此需要对电网进行风险评估。
3.目前有关电力设备实时故障概率的研究现状主要分为两种，一种根据数学分布函数进行计算，特点是对数学解析模型的要求较高，例如采用概率分布模型计算导线承受荷载与冰风荷载关系。另一种根据设备的故障率求解，主要适用于运行在封闭环境中的设备的老化过程，其技术路线大致分为两类，第一类是建立电气设备随机过程的模型，通过计算的故障率结合马尔科夫过程进而计算出电气关键设备的实时故障概率；第二类是根据条件概率的定义，进行参数的求解。这两种方法对数据的要求高，适用于有较大样本情况。
4.现有的覆冰故障模型，计算覆冰引发的包括倒塔、舞动不同故障类型下的故障概率。但其大部分分开考虑，针对不同故障类型，仅采用指数函数拟合，缺乏全面性。现有针对架空输电线路运行在覆冰环境下的故障模型进行了分别的描述，提出了多种表现故障概率值的计算方法，但是缺乏对在线监测系统的应用，计算结果难以反映实时运行风险值。架空线运行的恶劣环境往往不是单独出现，覆冰造成倒塔气候时常也会伴随着大风出现，不仅需要从覆冰模型进行考虑，还需要考虑整体气象因素的影响。同时线路运行年限过长，线路能够承受的荷载值，应力强度也会变化，需要考虑线路运行年限造成的疲劳折损的影响。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置，以至少解决现有针对架空输电线路运行在覆冰环境下的故障模型进行了分别的描述，提出了多种表现故障概率值的计算方法，但是缺乏对在线监测系统的应用，计算结果难以反映实时运行风险值的问题。
6.根据本技术的第一个方面，提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，包括：
7.根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；
8.根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；
9.根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
10.在一实施例中，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值，包括：
11.根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值；水平与垂直方
向的荷载值包括：线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载；
12.通过荷载值根据应力状态方程计算获得实时比载，包括：
13.输电线路自重荷载计算：
14.线路的自重荷载方程为垂直平面向下，其自重荷载为其自身重力。自重荷载公式为：
15.g1＝9.80665
×
p116.式中p1为电线单位质量，单位为kg/m,g1表示线路自重力，单位为n/m；
17.输电线路覆冰荷载计算：
18.考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：
[0019][0020]
因此，线路冰荷载的值为：
[0021]
g2＝g
×
0.9πa(d a)
×
10-3
[0022]
式中，g为重力加速度的值，d为线路直径，单位为mm；a为覆冰厚度，单位为mm；g2表示线路冰荷载的值，单位为n/m；
[0023]
输电线路风荷载计算：
[0024]
电线的水平风荷载计算式为：
[0025]wx
＝αw0μzμ
sc
βcdl
p
bsin2θ
[0026]
w0＝v2/1600
[0027]
式中，w
x
为垂直于电线的水平风荷载标准值，单位为n；α为风压不均匀系数；μ
sc
为体型系数；βc为500kv与750kv线路的风荷载调整系数，其他电压等级时取1.0；d为电线外径，单位为m；
[0028]
l
p
为水平档距，单位为m；b为风荷载增大系数；θ为风向与导线之间的夹角；w0为基准风压标准值，单位为kn/m2；v为基准高度为10m的风速，单位为m/s；
[0029]
基于状态方程的导线实时应力计算：
[0030]
应力的状态方程为：
[0031][0032]
式中，σm、σ分别为已知和待求情况下的导线最低点的水平应力，单位为n/mm2。γm、γ分别为已知和待求情况下的比载值，单位为l为电线档距，单位为m。e为电线弹性系数，单位为n/mm2，α为温度伸长系数，单位为1/℃。
[0033]
在一实施例中，根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值，包括：
[0034]
对于运行年限长，已经出现老化损耗的元件，其疲劳折损系数为：
[0035]
[0036]
考虑到导线因使用年限的不同，其能承受的综合破坏应力不同，考虑线路老化效应的导线能承受破坏应力为：
[0037][0038]
其中，σs表示导线综合破坏应力，单位为n/mm2，σ
t
为考虑线路老化因素影响的导线破坏应力，单位为n/mm2。
[0039]
在一实施例中，根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值，包括：
[0040]
零件的失效与否取决于其能承受强度大小r与其实际承受强度的比较s，二者的分别为在一定范围内按统计规律分布的随机变量，零件正常运行条件为：
[0041]
r-s》0
[0042]
f(s)和f(r)分别为零件实际承受强度与能承受应力值的概率密度函数，对于交叉中的阴影部分面积，表示在该区域内存在设计强度值小于实际承受值情况，即在该区域内结构失效，出现故障，即为应力-强度干涉模型；
[0043]
根据应力-强度干涉模型求解覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0044]
根据本技术的另一个方面，还提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，包括：
[0045]
实时应力值求解单元，用于根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；
[0046]
最大承受应力值求解单元，用于根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；
[0047]
实时故障概率值求解单元，用于根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0048]
在一实施例中，实时应力值求解单元包括：
[0049]
荷载值求解模块，用于根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值；水平与垂直方向的荷载值包括：线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载；
[0050]
实时比载求解模块，用于通过荷载值根据应力状态方程计算获得实时比载，包括：
[0051]
输电线路自重荷载计算：
[0052]
线路的自重荷载方程为垂直平面向下，其自重荷载为其自身重力。自重荷载公式为：
[0053]
g1＝9.80665
×
p1[0054]
式中p1为电线单位质量，单位为kg/m,g1表示线路自重力，单位为n/m；
[0055]
输电线路覆冰荷载计算：
[0056]
考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：
[0057][0058]
因此，线路冰荷载的值为：
[0059]
g2＝g
×
0.9πa(d a)
×
10-3
[0060]
式中，g为重力加速度的值，d为线路直径，单位为mm；a为覆冰厚度，单位为mm；g2表
示线路冰荷载的值，单位为n/m；
[0061]
输电线路风荷载计算：
[0062]
电线的水平风荷载计算式为：
[0063]wx
＝αw0μzμ
sc
βcdl
p
bsin2θ
[0064]
w0＝v2/1600
[0065]
式中，w
x
为垂直于电线的水平风荷载标准值，单位为n；α为风压不均匀系数；μ
sc
为体型系数；βc为500kv与750kv线路的风荷载调整系数，其他电压等级时取1.0；d为电线外径，单位为m；
[0066]
l
p
为水平档距，单位为m；b为风荷载增大系数；θ为风向与导线之间的夹角；w0为基准风压标准值，单位为kn/m2；v为基准高度为10m的风速，单位为m/s；
[0067]
基于状态方程的导线实时应力计算：
[0068]
应力的状态方程为：
[0069][0070]
式中，σm、σ分别为已知和待求情况下的导线最低点的水平应力，单位为n/mm2。γm、γ分别为已知和待求情况下的比载值，单位为l为电线档距，单位为m。e为电线弹性系数，单位为n/mm2，α为温度伸长系数，单位为1/℃。
[0071]
在一实施例中，最大承受应力值求解单元包括：
[0072]
疲劳折损系数确定模块，用于对于运行年限长，已经出现老化损耗的元件，其疲劳折损系数为：
[0073][0074]
最大承受应力值求解模块，用于考虑到导线因使用年限的不同，其能承受的综合破坏应力不同，考虑线路老化效应的导线能承受破坏应力为：
[0075][0076]
其中，σs表示导线综合破坏应力，单位为n/mm2，σ
t
为考虑线路老化因素影响的导线破坏应力，单位为n/mm2。
[0077]
在一实施例中，实时故障概率值求解单元包括：
[0078]
干涉模型获取模块，用于零件的失效与否取决于其能承受强度大小r与其实际承受强度的比较s，二者的分别为在一定范围内按统计规律分布的随机变量，零件正常运行条件为：
[0079]
r-s》0
[0080]
f(s)和f(r)分别为零件实际承受强度与能承受应力值的概率密度函数，对于交叉中的阴影部分面积，表示在该区域内存在设计强度值小于实际承受值情况，即在该区域内结构失效，出现故障，即为应力-强度干涉模型；
[0081]
实时故障概率值求解模块，用于根据应力-强度干涉模型求解覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0082]
本技术通过分析架空输电线路在线监测系统，计算得到线路覆冰运行时孤立杆塔间线路运行的实时故障概率值，该方法考虑了线路运行年限较长时老化的疲劳折损系数影响与实时监测气象环境数据对架空线路故障概率的影响，能准确且实时的计算线路运行的故障概率值。
附图说明
[0083]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0084]
图1为本技术提供的一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法。
[0085]
图2为本技术提供的设备老化浴盆曲线。
[0086]
图3为应力-干涉图。
[0087]
图4为本技术实施例中风速、温度、覆冰在线监测数据。
[0088]
图5为线路实施运行应力值与概率密度分布。
[0089]
图6为一天内实时应力概率密度曲线。
[0090]
图7为线路运行实时故障概率值。
[0091]
图8为本技术实施例中一种电子设备的具体实施方式。
具体实施方式
[0092]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0093]
为了解决背景技术中存在的问题，本技术提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，如图1所示，包括：
[0094]
s101：根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值。
[0095]
在一具体实施例中，首先获取在线监测系统的微气象信息，覆冰信息，查找线路相关参数，考虑线路悬挂点等高的情况求解架空线路的应力状态方程，得到线路运行的实时应力值。
[0096]
s102：根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值。
[0097]
在一具体实施例中，考虑线路运行年限对线路老化影响，计算老化因素造成的线路折损系数,求出线路所能承受的最大应力值。
[0098]
s103：根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0099]
图1所示方法的执行主体可以为pc、服务器等，图1所示方法通过分析架空输电线路在线监测系统，计算得到线路覆冰运行时孤立杆塔间线路运行的实时故障概率值，该方法考虑了线路运行年限较长时老化的疲劳折损系数影响与实时监测气象环境数据对架空线路故障概率的影响，能准确且实时的计算线路运行的故障概率值。
[0100]
在一实施例中，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值，包括：
[0101]
根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值；水平与垂直方向的荷载值包括：线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载；
[0102]
通过荷载值根据应力状态方程计算获得实时比载。
[0103]
在一具体实施例中，根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值。求解的荷载值包括线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载，再根据应力状态方程计算出实时比载。具体步骤如下。
[0104]
步骤1：输电线路自重荷载计算。
[0105]
线路的自重荷载方程为垂直平面向下，其自重荷载为其自身重力。自重荷载公式为：
[0106]
g1＝9.80665
×
p1[0107]
式中p1为电线单位质量，单位为kg/m,g1表示线路自重力，单位为n/m。
[0108]
步骤2：输电线路覆冰荷载计算。
[0109]
线路覆冰现象常伴随浓雾，降雨等气候灾害。覆冰现象在我国较为常见。考虑架空输电线路覆冰最严重的情况，其荷载方向与其重力方向相同时，架空线路受到垂直方向荷载过大，孤立杆塔间可能发生断线或倒塔事故。
[0110]
考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：
[0111][0112]
其中，冰的密度为：
[0113]
ρ＝0.9
×
10-3
kg/cm3
[0114]
因此，线路冰荷载的值为：
[0115]
g2＝g
×
0.9πa(d a)
×
10-3
[0116]
式中，g为重力加速度的值，d为线路直径，单位为mm；a为覆冰厚度，单位为mm；g2表示线路冰荷载的值，单位为n/m。
[0117]
步骤3：输电线路风荷载计算。
[0118]
根据我国国标标准《110kv～750kv架空输电线路设计规范》，电线的水平风荷载计算式为：
[0119]wx
＝αw0μzμ
sc
βcdl
p
bsin2θ
[0120]
w0＝v2/1600
[0121]
式中，w
x
为垂直于电线的水平风荷载标准值，单位为n；α为风压不均匀系数；μ
sc
为体型系数；βc为500kv与750kv线路的风荷载调整系数，其他电压等级时取1.0；d为电线外径，单位为m；
[0122]
l
p
为水平档距，单位为m；b为风荷载增大系数；θ为风向与导线之间的夹角，单位为
(度)；w0为基准风压标准值，单位为(kn/m2)；v为基准高度为10m的风速，单位为(m/s)。
[0123]
化简得到单位长度荷载表达式为：
[0124]
g3＝6.25
×
10-4v2
dαμ
sc
βc[0125]
g3表示线路风荷载的值，单位为n/m。化简后的风压不均匀系数和体型系数见下表1所示：
[0126]
表1电线风压不均匀系数和风荷载调整系数
[0127][0128]
表2电线体型系数
[0129][0130]
线路自重比载为垂直向下方向，覆冰比载与自重比载同方向，考虑风荷载方向为水平方向，则线路综合荷载为：
[0131][0132]
线路综合比载γ为：
[0133]
γ＝g/s
[0134]
g表示线路综合荷载，单位为n/m，s表示线路的截面积，单位为mm2,γ为线路综合比载，单位为n/(m
·
mm2)。
[0135]
步骤4：基于状态方程的导线实时应力计算。
[0136]
架空线路运行在外部空旷环境，运行环境变化较大，气象条件恶劣。当运行在外部大风，覆冰环境下时，造成架空线路的热胀冷缩，使线路的长度，应力等产生变化，架空线路的状态方程揭示了当运行环境从一种状态到另一种状态变化时，各参数之间的关系。当已知某一条件下的电线应力值σm、比载值γm、气温值tm以及待求条件下的线路比载值和温度值时，利用状态方程，求出待求条件下的应力。本文考虑线路孤立杆塔间悬挂点等高的情况，应力的状态方程为：
[0137]
[0138]
式中，σm、σ分别为已知和待求情况下的导线最低点的水平应力，单位为n/mm2。γm、γ分别为已知和待求情况下的比载值，单位为l为电线档距，单位为m。e为电线弹性系数，单位为n/mm2，α为温度伸长系数，单位为1/℃。
[0139]
在一实施例中，根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值，包括：
[0140]
随着电线运行年限的增长，其使用寿命逐渐下降，其主要表现为应力损伤。输电线路长期暴露在空气中，外部因素方面，受到大风、覆冰的环境影响，导线自身方面，受到自身电流发热影响，导线的机械抗拉强度受到一定程度的破坏。这种损坏称为老化失效。老化失效即元件寿命终止，是一种随时间递增不可修复的失效，通过统计不同类型电力设备故障数据，分析得到输电线路的老化失效率曲线满足浴盆曲线形状，如图2所示。
[0141]
早期失效期表示元件初步投入运行时，由于出厂时设计、原材料及制造过程中存在缺陷，失效率较高，通过及早的修正与筛选，剔除掉不合格产品后，进入偶然失效期，这一阶段，产品的失效率较低，质量稳定可靠。当运行年限再增长，进入损耗失效期，失效率逐渐增大，主要由于元件的磨损、疲劳与老化造成。在设备可靠性分析中，常采用韦布尔分布拟合这一完整过程，其表达式为：
[0142][0143]
式中，α为尺度参数，也称特征寿命参数，β为形状参数，当0《β《1时，函数表示元件运行在早期失效期；当β＝1时，函数表示元件运行在偶然失效期；当β》1时，函数表示元件运行在损耗失效期。满足设备浴盆曲线的三个不同阶段。
[0144]
输电线路在运行期间会经历检修过程，包括春检，秋检一类的定期检修，也包括发生倒塔等事故时的故障检修，线路检修可以有效降低线路故障率，延长线路等效运行时间。提出设备实际役龄与名义役龄，实际役龄即指由于线路运行过程中的定期检修过程，能改善设备的整体性能，如同将设备役龄向出厂前状态推移一定量。本文在此基础上，考虑输电线路检修过程，引入“役龄回退因子α
j”和“等效役龄t
eq”描述设备的检修效果。结合实际工程中检修的应用，具体步骤如下：
[0145]
将检修工作分为：还没有进行检修，记作状态0；进行故障检修，记作状态1；进行定期检修，记作状态2；进行状态检修，记作状态3。记线路为α
ij
，i表示第i条线路，j表示线路运行状态。
[0146]
对于没有进行检修的线路与故障检修的线路，线路保持原功能不变，α
i0
＝α
i1
＝0；对于定期检修，可使线路故障率降低，α
i2
＝0.4；对于状态检修，表示对设备整体的修复和维护，使之恢复到一个较好的运行状态，取α
i3
＝0.7。
[0147]
得到线路实际运行役龄t
eq
和故障率λ为：
[0148]
t
eq
＝t(1-α
ij
)
[0149][0150]
由于同型号线路出场设置的偶然失效期故障率的值为恒定值，为了量化线路因运行年限过长造成的实际承受应力下降，引入线路疲劳折损系数ξ，其定义为，线路实际运行
故障率的值与线路运行偶然失效期故障率的比值。对于运行年限长，已经出现老化损耗的元件，其疲劳折损系数为：
[0151][0152]
考虑到导线因使用年限的不同，其能承受的综合破坏应力不同，考虑线路老化效应的导线能承受破坏应力为：
[0153][0154]
其中，σs表示导线综合破坏应力，单位为n/mm2，σ
t
为考虑线路老化因素影响的导线破坏应力，单位为n/mm2。
[0155]
在架空送电线路设计技术规程dl/t 5092-199中规定:导线发生最大应力时(如最大风，冰荷载或最低气温时)应具有一定的安全系数，以安全系数f除电线的破坏应力σ
t
，即得到电线最大使用应力σm，用公式表示如下:
[0156][0157]
式中，σm为线路最大使用应力，单位为n/mm2。
[0158]
在一实施例中，根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值，包括：
[0159]
应力-强度干涉模型在电气设备可靠性计算方面具有广泛应用，在零件可靠性评估上，零件的失效与否取决于其能承受强度大小r与其实际承受强度的比较s，二者的分别为在一定范围内按统计规律分布的随机变量，零件正常运行条件为：
[0160]
r-s》0
[0161]
如图3所示，f(s)和f(r)分别为零件实际承受强度与能承受应力值的概率密度函数，对于交叉中的阴影部分面积，表示在该区域内存在设计强度值小于实际承受值情况，即在该区域内结构失效，出现故障，工程上称此模型为干涉模型。
[0162]
应用应力强度-干涉面积法求出结构可靠的概率为：
[0163][0164]
相应的故障概率为：
[0165][0166]
为了更好地解释本技术所提供的方法，下面列举一个具体的实施例来支撑本技术所描述的方案：
[0167]
以某省电网实测的覆冰条件下某孤立杆塔间的在线监测数据为例分析。其覆冰的在线监测系统每5分钟进行一次采样，其温度和风速的在线监测系统每10分钟进行一次采样，一小时内可以得6个采样点，综合得到每小时6个应力值。根据概率密度函数计算出其应力值一小时内的概率密度分布，从而求解得到每小时的实时故障概率。利用实测数据验证架空线路故障概率模型的有效性，部分线路基本参数下表3所示。
[0168]
表3某地区输电线路基本参数
[0169][0170]
取线路某日覆冰时的在线监测数据，实时监测的某小时内风速，温度覆冰监测数据如图4所示，图5为根据应力方程求解得到实时应力值曲线及概率密度分布图。
[0171]
对于考虑老化作用影响的线路，选取该地区运行年限不同，其他条件相同的线路l1,l2。线路l1投运时间较短，考虑其处于运行偶然失效期，受老化因素影响较小，即可视为不考虑老化折损作用的影响，线路l2运行年限较长，需要考虑老化影响因素。根据地区统计数据计算出其故障参数如下表4所示：
[0172]
表4某地区架空线路参数
[0173][0174]
疲劳折损系数计算：考虑线路l2已经运行32年，线路进行定期检修α＝0.4,则等效运行时间为：
[0175]
t
eq
＝t(1-α
i2
)＝19.2年
[0176][0177][0178]
则考虑老化影响的线路l2等效运行年限为19.2年，考虑老化失效因素后其应力值超过98.25n/mm2时发生故障。根据应力-干涉面积法计算出超过部分概率密度积分为0.1232，即该小时内线路l2的孤立杆塔间因覆冰影响运行发生故障的概率为12.32％。
[0179]
对于不考虑老化作用的影响，l2线路同l1线路实际承受最大应力值为：
[0180][0181]
求解出该线路运行在该小时内运行风险概率密度积分为0.0258，即该小时内发生实时故障概率值为2.58％。可见相比不考虑老化因素影响的线路，考虑老化因素影响线路故障概率显著提高。
[0182]
同理，可以求解出线路l2在当天覆冰状态下一天内实时应力的概率密度图6所示，图7为线路l2一天内故障概率随时间发展的变化图。从图7可以看出，对于考虑线路老化运行情况，线路l2由于其实际服役年限较长，相较于其最初设计的承受能力，其运行风险已经处于较高的值，受覆冰灾害导致故障发生的概率较大，需考虑进行维修更换。
[0183]
由于线路本身应力具有多次抗拉性，在每个应力值下具有一个最大循环次数，线路实际发生的故障水平相对于实时应力的故障概率值有所下降，但从风险角度计算故障发生的最坏情况，仍需有所防范。事实验证，当天由于架空线路运行在风雪状态下，运行条件恶劣，维修班组对该线路进行了处理，验证了本文所提方法的有效性。
[0184]
根据本技术的另一个方面，还提供了一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，包括：
[0185]
实时应力值求解单元，用于根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值；
[0186]
最大承受应力值求解单元，用于根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值；
[0187]
实时故障概率值求解单元，用于根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0188]
在一实施例中，实时应力值求解单元包括：
[0189]
荷载值求解模块，用于根据荷载值对比载进行计算，求解包括水平与垂直方向的荷载值；水平与垂直方向的荷载值包括：线路的自重荷载，覆冰荷载与风荷载；
[0190]
实时比载求解模块，用于通过荷载值根据应力状态方程计算获得实时比载，包括：
[0191]
输电线路自重荷载计算：
[0192]
线路的自重荷载方程为垂直平面向下，其自重荷载为其自身重力。自重荷载公式为：
[0193]
g1＝9.80665
×
p1[0194]
式中p1为电线单位质量，单位为kg/m,g1表示线路自重力，单位为n/m；
[0195]
输电线路覆冰荷载计算：
[0196]
考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：
[0197][0198]
因此，线路冰荷载的值为：
[0199]
g2＝g
×
0.9πa(d a)
×
10-3
[0200]
式中，g为重力加速度的值，d为线路直径，单位为mm；a为覆冰厚度，单位为mm；g2表示线路冰荷载的值，单位为n/m；
[0201]
输电线路风荷载计算：
[0202]
电线的水平风荷载计算式为：
[0203]wx
＝αw0μzμ
sc
βcdl
p
bsin2θ
[0204]
w0＝v2/1600
[0205]
式中，w
x
为垂直于电线的水平风荷载标准值，单位为n；α为风压不均匀系数；μ
sc
为体型系数；βc为500kv与750kv线路的风荷载调整系数，其他电压等级时取1.0；d为电线外
径，单位为m；
[0206]
l
p
为水平档距，单位为m；b为风荷载增大系数；θ为风向与导线之间的夹角；w0为基准风压标准值，单位为kn/m2；v为基准高度为10m的风速，单位为m/s；
[0207]
基于状态方程的导线实时应力计算：
[0208]
应力的状态方程为：
[0209][0210]
式中，σm、σ分别为已知和待求情况下的导线最低点的水平应力，单位为n/mm2。γm、γ分别为已知和待求情况下的比载值，单位为l为电线档距，单位为m。e为电线弹性系数，单位为n/mm2，α为温度伸长系数，单位为1/℃。
[0211]
在一实施例中，最大承受应力值求解单元包括：
[0212]
疲劳折损系数确定模块，用于对于运行年限长，已经出现老化损耗的元件，其疲劳折损系数为：
[0213][0214]
最大承受应力值求解模块，用于考虑到导线因使用年限的不同，其能承受的综合破坏应力不同，考虑线路老化效应的导线能承受破坏应力为：
[0215][0216]
其中，σs表示导线综合破坏应力，单位为n/mm2，σ
t
为考虑线路老化因素影响的导线破坏应力，单位为n/mm2。
[0217]
在一实施例中，实时故障概率值求解单元包括：
[0218]
干涉模型获取模块，用于零件的失效与否取决于其能承受强度大小r与其实际承受强度的比较s，二者的分别为在一定范围内按统计规律分布的随机变量，零件正常运行条件为：
[0219]
r-s》0
[0220]
f(s)和f(r)分别为零件实际承受强度与能承受应力值的概率密度函数，对于交叉中的阴影部分面积，表示在该区域内存在设计强度值小于实际承受值情况，即在该区域内结构失效，出现故障，即为应力-强度干涉模型；
[0221]
实时故障概率值求解模块，用于根据应力-强度干涉模型求解覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0222]
本技术通过分析架空输电线路在线监测系统，计算得到线路覆冰运行时孤立杆塔间线路运行的实时故障概率值，该方法考虑了线路运行年限较长时老化的疲劳折损系数影响与实时监测气象环境数据对架空线路故障概率的影响，能准确且实时的计算线路运行的故障概率值。
[0223]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0224]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0225]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0226]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0227]
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0228]
本技术的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图8，所述电子设备具体包括如下内容：
[0229]
处理器(processor)801、内存802、通信接口(communications interface)803、总线804和非易失性存储器805；
[0230]
其中，所述处理器801、内存802、通信接口803通过所述总线804完成相互间的通信；
[0231]
所述处理器801用于调用所述内存802和非易失性存储器805中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0232]
s101：根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值。
[0233]
s102：根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值。
[0234]
s103：根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0235]
本技术的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执
行时实现上述实施例中的方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0236]
s101：根据获取的微气象信息、覆冰信息以及线路相关参数，通过求解线路悬挂点等高的情况下的应力状态方程获得线路运行的实时应力值。
[0237]
s102：根据线路运行的年限评估线路老化因素并求解线路所能承受的最大应力值。
[0238]
s103：根据现有的应力-强度干涉模型求解超出线路承受应力值的概率密度积分得到覆冰线路孤立杆塔间运行的实时故障概率值。
[0239]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件 程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0240]
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
[0241]
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。