【摘 要】
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现如今,输电塔线路作为国家规划建设输电网络的生命线,其安全状态对稳定安全的电力运输有着极为重要的影响,输电线路一旦发生故障,会引起线路瘫痪及一系列其他危害,因此,对输电塔线进行安全状态的监测和评估具有实际意义。导致输电塔线路中出现的故障的原因是多种多样的,而且其中,影响最为严重的是覆冰现象所导致的故障。输电塔线路覆冰不仅会直接导致线路荷载增大,覆冰的导线所受风力的作用也会被放大。因此对输电塔线进行
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现如今,输电塔线路作为国家规划建设输电网络的生命线,其安全状态对稳定安全的电力运输有着极为重要的影响,输电线路一旦发生故障,会引起线路瘫痪及一系列其他危害,因此,对输电塔线进行安全状态的监测和评估具有实际意义。导致输电塔线路中出现的故障的原因是多种多样的,而且其中,影响最为严重的是覆冰现象所导致的故障。输电塔线路覆冰不仅会直接导致线路荷载增大,覆冰的导线所受风力的作用也会被放大。因此对输电塔线进行等值覆冰厚度的预测可以确保在覆冰故障发生前提前预警,从而积极采取融冰等措施,对输电塔线的安全状态维护有着积极的作用。首先本文通过对输电塔线路的覆冰先现象的成因、覆冰增长机理进行分析,了解到覆冰现象与气象因素之间的关系紧密,进而根据现有的基于物理机理的覆冰厚度计算模型,其计算过程中所需参数一部分是宏观的气象因素,另一部分是在宏观气象因素微缩下的微观参数,因此可以判断覆冰现象的形成与增长整体是与气象因素息息相关的,为后续的覆冰厚度预测模型提供了坚实基础。同时对于输电线路的可靠性理论进行描述,以应力强度干涉理论为基础,构建输电线路不可靠度联合分布函数,以此作为后续风冰荷载下线路风险预测的依据。其次本文根据覆冰监测数据和人工观冰数据,将气象因素作为特征参量,将等值覆冰厚度作为标签,以此构建覆冰厚度预测模型,依据覆冰现象的时序性采用双向长短期记忆网络(Bi LSTM)模型建立输电塔线等值覆冰厚度预测模型,并使用双重注意力机制(Attention)对特征参量在特征和时间步两方面分别进行动态加权,同使用鲸鱼优化算法(WOA),对Bi LSTM模型中的参数进行寻优,并融合高斯变异算子使WOA易于跳出局部最优解,以得到最终的Attention-IWOA-Bi LSTM模型实现覆冰厚度的预测。最后,根据线路风冰荷载静力学计算模型,可得线路荷载与风速和覆冰厚度之间存在非线性关系,同时进行线路风冰荷载风险理论分析,根据线路荷载数据计算在风冰条件下导线所受荷载导致线路的不可靠程度,以其不可靠度划分线路风险等级,进而结合覆冰厚度和风速、风向数据,可以建立风冰荷载下的输电线路风险预测模型。该模型以覆冰厚度风速和风向作为输入,以风冰荷载下的线路风险等级作为输出。本文采用支持向量机(SVM)的多分类模型实现线路风险预测,同样也采用改进的WOA对SVM模型的参数进行寻优,以提升模型的预测准确度。文中分别采用相应的覆冰监测数据和实际线路风险情况数据针对覆冰预测模型和风险预测模型展开多组实验,对模型的有效性及适用性进行了验证。在实际应用中,可通过未来天气预报数据采用Attention-IWOA-Bi LSTM模型来对线路覆冰进行预测,为人工观冰及融冰提供依据。进一步根据覆冰厚度预测结果,以及未来天气预报中的风力数据,采用IWOA-SVM模型即可实现预测未来一段时间的线路风险等级。并根据具体的风险等级预测结果采取相应的应对措施。
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