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龍圖騰網獲悉合肥工業大學;國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;國網安徽省電力有限公司;合肥綜合性國家科學中心能源研究院(安徽省能源實驗室)申請的專利一種極端天氣下的配電網故障建模方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN117077425B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202311089852.8，技術領域涉及：G06F30/20；該發明授權一種極端天氣下的配電網故障建模方法是由何葉;王小明;白云龍;傅洪韻;吳紅斌;徐斌;華玉婷;趙文廣設計研發完成，并于2023-08-28向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種極端天氣下的配電網故障建模方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種極端天氣下的配電網故障建模方法，包括：1.基于荷載效應?元件強度功能函數構建極端天氣下的配電網元件可靠性模型；2.通過模糊數學法構建次生災害下的配電網元件受損模型；3.整合風雨荷載下的配電網可靠性模型和次生災害下的配電網元件受損模型，得到綜合考慮極端風雨沖擊和次生災害的配電網故障率模型，量化極端天氣對配電網的影響。本發明綜合考慮風雨荷載沖擊和次生災害對配電網的影響，結合成災機理和地理氣象因素，構建基于風雨荷載的配電網可靠性模型和次生災害配電網元件受損模型，并整合得到配電網故障率模型，準確量化極端天氣對配電網線路的不利影響，為極端天氣下配電網的評估分析和規劃調度提供依據。

本發明授權一種極端天氣下的配電網故障建模方法在權利要求書中公布了：1.一種極端天氣下的配電網故障建模方法，其特征在于，是按如下步驟進行： 步驟一、綜合考慮風雨荷載沖擊對配電網的影響，并結合成災機理和地理氣象因素，構建基于風雨荷載的配電網可靠性模型； 步驟1.1、構建風載荷模型；通過臺風中心和研究點的位置關系，確定研究點的風速值； 步驟1.1.1、利用Batts模型對臺風風場的風速與風向進行模擬，并利用式1得到最大梯度風速Vgxt： 式1中，K為經驗系數；ΔP為中心壓差；f為地球自轉科氏力參數；Rmax為最大風速半徑； 步驟1.1.2、利用式2得到位于最大風速半徑處的平均最大風速VM： VM＝0.865Vgx+0.5VT2 式2中，VT為臺風整體移動速度； 步驟1.1.3、利用式3得到臺風風場中的配電線路距離臺風中心的距離r處的平均風速V： 式3中，x是與臺風沿徑向強度衰減有關的參數； 步驟1.1.4、利用式4和式5分別得到臺風作用在導線上的風荷載Fwl和桿塔上的風荷載Fwg： 式4和式5中；d0為導線外徑；α為風壓不均勻系數；β為風荷載調整系數；μz為風壓高度變化系數；μsc和μs′c分別為導線和桿塔的體型系數；D0和Dp為桿塔梢徑和桿根的外徑；hr為桿塔高度；θ為風向與線路的夾角； 步驟1.2、構建雨荷載模型； 步驟1.2.1、利用式6構建雨滴譜分布nD： nD＝n0exp-ΛD6 式6中，D為雨滴直徑；n0為單位體積內雨滴的個數；Λ為斜率因子； 步驟1.2.2、利用式7得到雨滴的末速度Vs： 式7中，δ1，δ2，δ3分別為三個雨滴的直徑閾值； 步驟1.2.3、利用式8得到配電線路上受到的雨荷載Fr： 式8中，n1為單位體積內的雨滴數量；Sr為線路的受雨面積； 步驟1.3、配電元件荷載效應分析； 步驟1.3.1、導線應力計算； 以兩相鄰桿塔導線懸掛點間的水平距離為一個檔距，在一個檔距內，利用式9和式10分別得到沿導線均勻分布的風雨荷載的疊加力F和單位長度導線的重力荷載G： F＝Fwl+Fr9 G＝mg10 式9和式10中，m為單位長度導線的重量，g為重力加速度； 利用式11得到單位導線上承受的綜合荷載H： 以最高懸掛點的導線張力作為荷載作用的導線研究點，利用式12得到導線研究點在切線方向上的綜合張力T： 式12中，為高度角，即兩側桿塔懸掛點連線與水平面的夾角；l1為導線懸掛處到弧垂最低點的距離值； 利用式13得到導線截面上受承受的應力σd： 式13中，s為導線計算截面積； 步驟1.3.2、桿塔彎矩計算； 利用式14得到桿塔所承受的導線上的風雨荷載Hd： Hd＝Fl14 式14中，l為配電線路的平均檔距； 利用式15得到由導線的荷載作用所造成的桿塔彎矩M1： 式15中，H1d,v為第v根導線上的綜合荷載；hv為第v根導線與桿塔根部的距離差；N為桿塔上的導線數量； 假設桿塔的風荷載與強風的風向處于同一平面上，利用式19得到桿塔承受風荷載作用所引起的桿塔彎矩M2： M2＝FwgZ16 式16中，Z為桿塔根部到桿塔風壓的合力作用點的力臂； 利用式17得到桿塔的彎矩MT： MT＝M1+M217 步驟1.4、構建配電網可靠性模型； 按照結構可靠性的相關理論，利用式18得到配電元件狀態Z： Z＝R-S18 式18中，R為由荷載效應所引發的元件內部效應；S為元件的強度； 當配電網中的任一元件處于失效狀態，即Z＜0時，則視為故障元件，并得到故障元件的概率Pr； 利用式19得到極端天氣下在風荷載沖擊下導線的荷載不可靠度pfd和塔桿的荷載不可靠度pft： 式19中，δd和μd為鋼芯鋁絞線材料強度的均值和標準差；δt和μt為混凝土桿塔材料強度的均值和標準差；σ為導線的強度；M為塔桿的強度； 利用式20得到配電網中任一配電線路i的第k段導線在風雨荷載作用下的故障率ph,i,k： ph,i,k＝1-1-pfd,i,k1-pfg,i,k20 式20中，pfd,i,k為配電線路i的第k段導線的故障率；pfg,i,k為配電線路i的第k段導線在桿塔的故障率； 利用式21得到極端風雨影響下的配電網中配電線路i的總故障率ph,i： 式21中，K為配電線路i的導線總段數； 步驟二、構建考慮次生災害的模糊數學模型： 步驟2.1、異物掛線因素的模糊推理； 利用式22和式23得到異物掛線的致災因素，包括：地理環境因素Ay與線路設計參數By，并作為模糊系統的第一輸入量： Ay＝κV′sinθ22 式22和式23中，κ為線路周邊的地理環境；V′為實際環境中線路所處風速的歸一化值；N為桿塔上的導線數量； 采用三角隸屬函數量化得到地理環境因素Ay和線路設計參數By的論域，從而得到異物掛線故障率py的模糊規則表； 步驟2.2、滑坡因素的模糊推理； 利用式24和式25得到導致滑坡的致災因素，包括：災害強度Ap與線路易損度Bp，并將模糊系統的第二輸入量： 式24和式25中，I′為有效降雨量I的歸一化值；αs為水文地質條件參數，bx為山體坡面形態參數；bp為山體坡度參數；bh為山體高度參數；dz為地質參數；εd為塔桿相對災害體的位置參數；st為線路實際使用時長與設計壽命時間之比；sd為桿塔基巖安全程度參數； 采用三角隸屬函數量化得到災害強度Ap和線路易損度Bp的論域，從而得到滑坡故障率ps的模糊規則表； 步驟2.3、洪水因素的模糊推理； 利用式26和式25得到導致洪水的致災因素，包括：災害強度Cp與線路易損度Bp，并作為模糊系統的第三輸入量： Cp＝αwβdb′pbhI′26 式26中，αw為溝道分布系數；βd為溝道形態參數，b′h為山體坡度參數； 采用三角隸屬函數量化得到災害強度Ap和線路易損度Bp的論域，從而得到洪水故障率ph的模糊規則表； 步驟2.4、計算次生災害下的配電網線路故障率pc,i； 步驟2.4.1、模糊系統根據三個輸入量對應輸出三個輸出量，并利用重心法對模糊系統的三個輸出量進行去模糊化處理，得到異物掛線故障率py、滑坡故障率ps和洪水故障率ph； 步驟2.4.3、利用式27得到配電網中配電線路i的第k段導線因次生災害引發的故障率pc,i,k： pc,i,k＝1-1-py,i,k1-ps,i,k1-ph,i,k27 式27中，pv,i,k、ps,i,k和ph,i,k分別為配電線路i的第k段導線在次生災害中因異物掛線、滑坡和洪水引發故障的概率； 步驟2.4.4、利用式28得到配電線路i在次生災害下的總故障率pc,i： 步驟三、構建配電網故障率模型； 步驟3.1、計算配電網中每條線路的故障率，并將配電網中的線路等效為元件串聯模型，從而利用式29得到配電中配電線路i在t時刻的總故障率pi,t： 式29中，ph,i,t表示在t時刻極端風雨影響下的配電網中配電線路i的總故障率，pc,i,t表示在t時刻次生災害下配電中配電線路i的總故障率。

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