一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法及装置

技术特征：
1.一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，包括：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；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；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。2.根据权利要求1所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，所述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：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；所述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；通过所述荷载值根据所述应力状态方程计算获得实时比载，包括：输电线路自重荷载计算：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：g1＝9.80665
×
p1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；输电线路覆冰荷载计算：考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：因此，线路冰荷载的值为：g2＝g
×
0.9πa(d a)
×
10-3
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；输电线路风荷载计算：电线的水平风荷载计算式为：w
x
＝αw0μ
z
μ
sc
β
c
dl
p
bsin2θw0＝v2/1600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；β
c
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；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；基于状态方程的导线实时应力计算：应力的状态方程为：式中，σ
m
、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。γ
m
、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/℃。3.根据权利要求1所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，所述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：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：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：其中，σ
s
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。4.根据权利要求1所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法，其特征在于，所述根据现有的应力-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：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：r-s>0f(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；根据所述应力-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。5.一种覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，其特征在于，包括：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；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；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。6.根据权利要求5所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，其特征在于，所述实时应力值求解单元包括：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；所述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；实时比载求解模块，用于通过所述荷载值根据所述应力状态方程计算获得实时比载，包括：输电线路自重荷载计算：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：
g1＝9.80665
×
p1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；输电线路覆冰荷载计算：考虑线路覆冰厚度为a时，其单位长度的覆冰体积为：因此，线路冰荷载的值为：g2＝g
×
0.9πa(d a)
×
10-3
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；输电线路风荷载计算：电线的水平风荷载计算式为：w
x
＝αw0μ
z
μ
sc
β
c
dl
p
bsin2θw0＝v2/1600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；β
c
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；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；基于状态方程的导线实时应力计算：应力的状态方程为：式中，σ
m
、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。γ
m
、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/℃。7.根据权利要求5所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，其特征在于，所述最大承受应力值求解单元包括：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：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：
其中，σ
s
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。8.根据权利要求5所述的覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算装置，其特征在于，所述实时故障概率值求解单元包括：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：r-s>0f(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；实时故障概率值求解模块，用于根据所述应力-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。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至4中任一项所述覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述覆冰线路孤立杆塔间实时故障概率计算方法。

技术总结
本申请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，方法包括：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；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；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。本申请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。行的故障概率值。行的故障概率值。


技术研发人员：边海峰 张钧 王东 张沛 高嵩 张远博 苏峰 谢光龙 王旭斌 张玥 代贤忠 张晨 柴玉凤 王大玮 张琛 田鑫 朱瑞 韩新阳 靳晓凌 李龙 李健
受保护的技术使用者：北京交通大学 国网辽宁省电力有限公司 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2022.08.10
技术公布日：2022/11/15