台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法

王增平; 相禹维; 王彤

doi:10.7500/AEPS20210428008

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台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法
- Assessment Method of Tower Falling and Line Disconnection Accidents for 110 kV Line in Typhoon and Torrential Rain Disaster
- 电力系统自动化 2022年46卷第3期页码：59-66
- 作者机构：
  
  新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京市102206
- 作者简介：
  
  王增平(1964—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统继电保护、电力系统稳定分析与控制。E-mail：wangzp1103@sina.com
  相禹维(1996—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统稳定分析与控制、电力系统可靠性与风险评估。E-mail：1977593218@qq.com
  王彤(1985—)，女，通信作者，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统稳定分析与控制。E-mail：hdwangtong@126.com
- 基金信息：
  
  国家电网公司总部科技项目“新能源电力系统协同控制保护系统及应用”基金项目:
- DOI：10.7500/AEPS20210428008
  中图分类号：
- 收稿：2021-04-28，
  
  修回：2021-07-12，
  
  网络出版：2021-09-26，
  
  纸质出版：2022-02-10
- 稿件说明：
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王增平,相禹维,王彤.台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法[J].电力系统自动化,2022,46(3):59-66.

WANG Zengping,XIANG Yuwei,WANG Tong.Assessment Method of Tower Falling and Line Disconnection Accidents for 110 kV Line in Typhoon and Torrential Rain Disaster[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(3):59-66.
王增平,相禹维,王彤.台风暴雨灾害下的110 kV线路倒塔与断线事故评估方法[J].电力系统自动化,2022,46(3):59-66. DOI： 10.7500/AEPS20210428008.

WANG Zengping,XIANG Yuwei,WANG Tong.Assessment Method of Tower Falling and Line Disconnection Accidents for 110 kV Line in Typhoon and Torrential Rain Disaster[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(3):59-66. DOI： 10.7500/AEPS20210428008.

摘要

沿海地区台风暴雨灾害频发，极易引发输电线路倒塔、断线等事故。为此

针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法。首先，分别建立台风与暴雨荷载模型，刻画台风风场中任意位置的风雨荷载；其次，对110 kV线路不同的输电塔型分别建立有限元模型，考虑风雨荷载的相关性，分析风雨荷载下线路和铁塔的动力响应；接着，基于结构可靠性理论，推导倒塔、断线概率表达式，研究不同塔型、用途、风向角等因素对倒塔的机理影响，分析电网薄弱环节，评估台风暴雨灾害下110 kV线路倒塔与断线事故；最后，仿真采用中国某地区实际电力系统和真实台风数据，验证所提方法的适用性。

Abstract

Typhoon and torrential rain disasters occur frequently in coastal areas

which is highly possible to cause accidents such as tower falling and line disconnection of transmission lines. Therefore

an evaluation method of tower falling and line disconnection accidents considering typhoon and torrential rain disasters is proposed for 110 kV transmission lines. Firstly

load models in typhoon and torrential rain are established respectively to describe the wind and rain loads at any position in the typhoon wind field. The finite element models for the different transmission tower types of 110 kV lines are established respectively. Considering the correlation of wind and rain loads

the dynamic response of lines and towers with wind and rain loads is analyzed. Based on the structural reliability theory

the probability expressions of tower falling and line disconnection are derived

the mechanism effects of different tower types

purposes and wind angles on tower falling are studied

the weak links of power grid are analyzed

and the tower falling and line disconnection accidents of 110 kV lines in typhoon and torrential rain disasters are evaluated. Finally

the simulation uses the actual power system and real typhoon data in a region of China to verify the applicability of the proposed assessment method.

关键词

Keywords

references

苏盛，李银红，段献忠 . 电网故障自组织临界性及其在应对极端天气中的应用［J］. 科学通报， 2009 ， 54 （ 3 ）： 387 - 394 .

SU Sheng ， LI Yinhong ， DUAN Xianzhong . Self-organized criticality of power system faults and its application in adaptation to extreme climate ［J］. Chinese Science Bulletin ， 2009 ， 54 （ 3 ）： 387 - 394 .

苏盛，陈金富，段献忠 . 全球暖化与电力系统的相互影响综述［J］. 电网技术， 2010 ， 34 （ 2 ）： 33 - 40 .

SU Sheng ， CHEN Jinfu ， DUAN Xianzhong . Interaction between global warming and electric power systems ［J］. Power System Technology ， 2010 ， 34 （ 2 ）： 33 - 40 .

侯慧，于士文，李显强，等 . 基于随机风场概率加权的台风灾害下输电线路损毁预警［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 7 ）： 140 - 147 .

HOU Hui ， YU Shiwen ， LI Xianqiang ， et al . Early warning for transmission line damage under typhoon disaster based on random wind field probability weighting ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 7 ）： 140 - 147 .

WANG Yezhou ， CHEN Chen ， WANG Jianhui ， et al . Research on resilience of power systems under natural disasters： a review ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 1604 - 1613 .

罗剑波，郁琛，谢云云，等 . 关于自然灾害下电力系统安全稳定防御方法的评述［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 6 ）： 158 - 170 .

LUO Jianbo ， YU Chen ， XIE Yunyun ， et al . A review on risk assessment of power grid security and stability under natural disasters ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 6 ）： 158 - 170 .

LI Gengfeng ， ZHANG Peng ， LUH P B ， et al . Risk analysis for distribution systems in the northeast U.S. under wind storms ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 2 ）： 889 - 898 .

周晓敏，葛少云，李腾，等 . 极端天气条件下的配电网韧性分析方法及提升措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 2 ）： 505 - 513 .

ZHOU Xiaomin ， GE Shaoyun ， LI Teng ， et al . Assessing and boosting resilience of distribution system under extreme weather ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 2 ）： 505 - 513 .

LIU Xiaonan ， HOU Kai ， JIA Hongjie ， et al . A planning-oriented resilience assessment framework for transmission systems under typhoon disasters ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 6 ）： 5431 - 5441 .

唐文虎，杨毅豪，李雅晶，等 . 极端气象灾害下输电系统的弹性评估及其提升措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2244 - 2254 .

TANG Wenhu ， YANG Yihao ， LI Yajing ， et al . Investigation on resilience assessment and enhancement for power transmission systems under extreme meteorological disasters ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2244 - 2254 .

侯慧，耿浩，黄勇，等 . 基于多因素修正的台风灾害下输电线路失效预测方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 23 ）： 193 - 201 .

HOU Hui ， GENG Hao ， HUANG Yong ， et al . Multi-factor correction based failure prediction method of transmission line with typhoon disaster ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 23 ）： 193 - 201 .

侯慧，于士文，肖祥，等 . 基于空间多源异构数据的台风下输电杆塔风险评估［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 127 - 134 .

HOU Hui ， YU Shiwen ， XIAO Xiang ， et al . Risk assessment of transmission tower in typhoon based on spatial multi-source heterogeneous data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 127 - 134 .

吴勇军，薛禹胜，谢云云，等 . 台风及暴雨对电网故障率的时空影响［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 2 ）： 20 - 29 .

WU Yongjun ， XUE Yusheng ， XIE Yunyun ， et al . Space-time impact of typhoon and rainstorm on power grid fault probability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 2 ）： 20 - 29 .

张璐，黄睿，王照琪，等 . 考虑恢复力与经济性均衡的配电网移动储能优化配置策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 21 ）： 23 - 31 .

ZHANG Lu ， HUANG Rui ， WANG Zhaoqi ， et al . Optimal configuration strategy of mobile energy storage in distribution network considering balance between resilience and economy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 21 ）： 23 - 31 .

郭志民，王伟，李哲，等 . 强对流天气下输电线路多因素风险动态评估方法［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 11 ）： 3598 - 3608 .

GUO Zhimin ， WANG Wei ， LI Zhe ， et al . Dynamic multi-risk assessment method of transmission lines under severe convective weather ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 11 ）： 3598 - 3608 .

FU Xing ， LI Hongnan ， LI Gang . Fragility analysis and estimation of collapse status for transmission tower subjected to wind and rain loads ［J］. Structural Safety ， 2016 ， 58 ： 1 - 10 .

FU Xing ， LI Hongnan . Dynamic analysis of transmission tower-line system subjected to wind and rain loads ［J］. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics ， 2016 ， 157 ： 95 - 103 .

徐国新，夏清，康重庆 . 电网抗灾投资决策方法研究［J］. 电力自动化设备， 2010 ， 30 （ 2 ）： 22 - 27 .

XU Guoxin ， XIA Qing ， KANG Chongqing . Research on investment decision-making method of disaster-proof power grid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2010 ， 30 （ 2 ）： 22 - 27 .

徐国新，夏清，康重庆 . 抗灾型电网规划模式与模型［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 3 ）： 17 - 21 .

XU Guoxin ， XIA Qing ， KANG Chongqing . Research on mode and model of anti-disaster transmission network expansion planning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 3 ）： 17 - 21 .

BATTS M E ， SIMIU E ， RUSSELL L R . Hurricane wind speeds in the United States ［J］. Journal of the Structural Division ， 1980 ， 106 （ 10 ）： 2001 - 2016 .

兰颖 . 考虑台风影响的配电网可靠性评估和规划［D］. 重庆：重庆大学， 2014 .

LAN Ying . Reliability evaluation and planning of distribution network considering the influence of typhoon ［D］. Chongqing ： Chongqing University ， 2014 .

MARSHALL J S ， PALMER W M K . The distribution of raindrops with size ［J］. Journal of the Atmospheric Sciences ， 1948 ， 5 （ 4 ）： 165 - 166 .

FU Xing ， LI Hongnan ， LI Gang ， et al . Fragility analysis of a transmission tower under combined wind and rain loads ［J］. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics ， 2020 ， 199 ： 104098 .

建筑结构可靠度设计统一标准： GB 50068—2001 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2011 ．

Unified standard for reliability design of building structures ： GB 50068—2001 ［S］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2011 ．

郭日彩，许子智，李喜来，等 . 110~500 kV输电线路典型设计［J］. 电网技术， 2007 ， 31 （ 1 ）： 56 - 64 .

GUO Ricai ， XU Zizhi ， LI Xilai ， et al . Typical design of transmission lines within voltage grades from 110 kV to 500 kV and its application ［J］. Power System technology ， 2007 ， 31 （ 1 ）： 56 - 64 .

孟遂民，孔伟 . 架空输电线路设计［M］. 北京：中国电力出版社， 2007 .

MENG Suimin ， KONG Wei . Design of overhead transmission lines ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2007 .

邵天晓 . 架空送电线路的电线力学计算［M］. 北京：水利电力出版社， 1987 .

SHAO Tianxiao . Mechanical calculation of overhead transmission line ［M］. Beijing ： Water Resources and Electric Power Press ， 1987 ．

FU Xing ， LI Hongnan ， LI Gang ， et al . Failure analysis of a transmission line considering the joint probability distribution of wind speed and rain intensity ［J］. Engineering Structures ， 2021 ， 233 ： 111913 .

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