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龙图腾网获悉合肥工业大学;国网安徽省电力有限公司电力科学研究院;国网安徽省电力有限公司;合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)申请的专利一种极端天气下的配电网故障建模方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117077425B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311089852.8，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种极端天气下的配电网故障建模方法是由何叶;王小明;白云龙;傅洪韵;吴红斌;徐斌;华玉婷;赵文广设计研发完成，并于2023-08-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种极端天气下的配电网故障建模方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种极端天气下的配电网故障建模方法，包括：1.基于荷载效应‑元件强度功能函数构建极端天气下的配电网元件可靠性模型；2.通过模糊数学法构建次生灾害下的配电网元件受损模型；3.整合风雨荷载下的配电网可靠性模型和次生灾害下的配电网元件受损模型，得到综合考虑极端风雨冲击和次生灾害的配电网故障率模型，量化极端天气对配电网的影响。本发明综合考虑风雨荷载冲击和次生灾害对配电网的影响，结合成灾机理和地理气象因素，构建基于风雨荷载的配电网可靠性模型和次生灾害配电网元件受损模型，并整合得到配电网故障率模型，准确量化极端天气对配电网线路的不利影响，为极端天气下配电网的评估分析和规划调度提供依据。

本发明授权一种极端天气下的配电网故障建模方法在权利要求书中公布了：1.一种极端天气下的配电网故障建模方法，其特征在于，是按如下步骤进行： 步骤一、综合考虑风雨荷载冲击对配电网的影响，并结合成灾机理和地理气象因素，构建基于风雨荷载的配电网可靠性模型； 步骤1.1、构建风载荷模型；通过台风中心和研究点的位置关系，确定研究点的风速值； 步骤1.1.1、利用Batts模型对台风风场的风速与风向进行模拟，并利用式1得到最大梯度风速Vgxt： 式1中，K为经验系数；ΔP为中心压差；f为地球自转科氏力参数；Rmax为最大风速半径； 步骤1.1.2、利用式2得到位于最大风速半径处的平均最大风速VM： VM＝0.865Vgx+0.5VT2 式2中，VT为台风整体移动速度； 步骤1.1.3、利用式3得到台风风场中的配电线路距离台风中心的距离r处的平均风速V： 式3中，x是与台风沿径向强度衰减有关的参数； 步骤1.1.4、利用式4和式5分别得到台风作用在导线上的风荷载Fwl和杆塔上的风荷载Fwg： 式4和式5中；d0为导线外径；α为风压不均匀系数；β为风荷载调整系数；μz为风压高度变化系数；μsc和μs′c分别为导线和杆塔的体型系数；D0和Dp为杆塔梢径和杆根的外径；hr为杆塔高度；θ为风向与线路的夹角； 步骤1.2、构建雨荷载模型； 步骤1.2.1、利用式6构建雨滴谱分布nD： nD＝n0exp-ΛD6 式6中，D为雨滴直径；n0为单位体积内雨滴的个数；Λ为斜率因子； 步骤1.2.2、利用式7得到雨滴的末速度Vs： 式7中，δ1，δ2，δ3分别为三个雨滴的直径阈值； 步骤1.2.3、利用式8得到配电线路上受到的雨荷载Fr： 式8中，n1为单位体积内的雨滴数量；Sr为线路的受雨面积； 步骤1.3、配电元件荷载效应分析； 步骤1.3.1、导线应力计算； 以两相邻杆塔导线悬挂点间的水平距离为一个档距，在一个档距内，利用式9和式10分别得到沿导线均匀分布的风雨荷载的叠加力F和单位长度导线的重力荷载G： F＝Fwl+Fr9 G＝mg10 式9和式10中，m为单位长度导线的重量，g为重力加速度； 利用式11得到单位导线上承受的综合荷载H： 以最高悬挂点的导线张力作为荷载作用的导线研究点，利用式12得到导线研究点在切线方向上的综合张力T： 式12中，为高度角，即两侧杆塔悬挂点连线与水平面的夹角；l1为导线悬挂处到弧垂最低点的距离值； 利用式13得到导线截面上受承受的应力σd： 式13中，s为导线计算截面积； 步骤1.3.2、杆塔弯矩计算； 利用式14得到杆塔所承受的导线上的风雨荷载Hd： Hd＝Fl14 式14中，l为配电线路的平均档距； 利用式15得到由导线的荷载作用所造成的杆塔弯矩M1： 式15中，H1d,v为第v根导线上的综合荷载；hv为第v根导线与杆塔根部的距离差；N为杆塔上的导线数量； 假设杆塔的风荷载与强风的风向处于同一平面上，利用式19得到杆塔承受风荷载作用所引起的杆塔弯矩M2： M2＝FwgZ16 式16中，Z为杆塔根部到杆塔风压的合力作用点的力臂； 利用式17得到杆塔的弯矩MT： MT＝M1+M217 步骤1.4、构建配电网可靠性模型； 按照结构可靠性的相关理论，利用式18得到配电元件状态Z： Z＝R-S18 式18中，R为由荷载效应所引发的元件内部效应；S为元件的强度； 当配电网中的任一元件处于失效状态，即Z＜0时，则视为故障元件，并得到故障元件的概率Pr； 利用式19得到极端天气下在风荷载冲击下导线的荷载不可靠度pfd和塔杆的荷载不可靠度pft： 式19中，δd和μd为钢芯铝绞线材料强度的均值和标准差；δt和μt为混凝土杆塔材料强度的均值和标准差；σ为导线的强度；M为塔杆的强度； 利用式20得到配电网中任一配电线路i的第k段导线在风雨荷载作用下的故障率ph,i,k： ph,i,k＝1-1-pfd,i,k1-pfg,i,k20 式20中，pfd,i,k为配电线路i的第k段导线的故障率；pfg,i,k为配电线路i的第k段导线在杆塔的故障率； 利用式21得到极端风雨影响下的配电网中配电线路i的总故障率ph,i： 式21中，K为配电线路i的导线总段数； 步骤二、构建考虑次生灾害的模糊数学模型： 步骤2.1、异物挂线因素的模糊推理； 利用式22和式23得到异物挂线的致灾因素，包括：地理环境因素Ay与线路设计参数By，并作为模糊系统的第一输入量： Ay＝κV′sinθ22 式22和式23中，κ为线路周边的地理环境；V′为实际环境中线路所处风速的归一化值；N为杆塔上的导线数量； 采用三角隶属函数量化得到地理环境因素Ay和线路设计参数By的论域，从而得到异物挂线故障率py的模糊规则表； 步骤2.2、滑坡因素的模糊推理； 利用式24和式25得到导致滑坡的致灾因素，包括：灾害强度Ap与线路易损度Bp，并将模糊系统的第二输入量： 式24和式25中，I′为有效降雨量I的归一化值；αs为水文地质条件参数，bx为山体坡面形态参数；bp为山体坡度参数；bh为山体高度参数；dz为地质参数；εd为塔杆相对灾害体的位置参数；st为线路实际使用时长与设计寿命时间之比；sd为杆塔基岩安全程度参数； 采用三角隶属函数量化得到灾害强度Ap和线路易损度Bp的论域，从而得到滑坡故障率ps的模糊规则表； 步骤2.3、洪水因素的模糊推理； 利用式26和式25得到导致洪水的致灾因素，包括：灾害强度Cp与线路易损度Bp，并作为模糊系统的第三输入量： Cp＝αwβdb′pbhI′26 式26中，αw为沟道分布系数；βd为沟道形态参数，b′h为山体坡度参数； 采用三角隶属函数量化得到灾害强度Ap和线路易损度Bp的论域，从而得到洪水故障率ph的模糊规则表； 步骤2.4、计算次生灾害下的配电网线路故障率pc,i； 步骤2.4.1、模糊系统根据三个输入量对应输出三个输出量，并利用重心法对模糊系统的三个输出量进行去模糊化处理，得到异物挂线故障率py、滑坡故障率ps和洪水故障率ph； 步骤2.4.3、利用式27得到配电网中配电线路i的第k段导线因次生灾害引发的故障率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分别为配电线路i的第k段导线在次生灾害中因异物挂线、滑坡和洪水引发故障的概率； 步骤2.4.4、利用式28得到配电线路i在次生灾害下的总故障率pc,i： 步骤三、构建配电网故障率模型； 步骤3.1、计算配电网中每条线路的故障率，并将配电网中的线路等效为元件串联模型，从而利用式29得到配电中配电线路i在t时刻的总故障率pi,t： 式29中，ph,i,t表示在t时刻极端风雨影响下的配电网中配电线路i的总故障率，pc,i,t表示在t时刻次生灾害下配电中配电线路i的总故障率。

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