架空輸電線路樹木生長周期預(yù)測(cè)模型研究

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1、架空輸電線路樹木生長周期預(yù)測(cè)模型研究　　摘要：架空輸電線路和樹障的矛盾嚴(yán)重影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全，因此建立架空輸電線路樹木生長周期預(yù)測(cè)模型對(duì)保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。本文首先分析了樹障隱患形成的原因，然后建立了樹木生長周期預(yù)測(cè)模型，并得出了模型分析結(jié)果?！　￡P(guān)鍵詞：架空線；樹障；生長周期預(yù)測(cè)模型　　中圖分類號(hào)：TM75文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　架空輸電線路是都勻電網(wǎng)重要的組成部分，大部分的架空輸電線路處于環(huán)境復(fù)雜的叢山峻嶺中。架空輸電線路通道中存在很多樹木，通道內(nèi)樹木的生長對(duì)線路的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重的威

2、脅，架空線路和樹障矛盾突出。2014年導(dǎo)致輸電線路健康度降低的原因有42項(xiàng)，其中樹障隱患原因有10項(xiàng)，占總量的23.81%。因此，解決架空線路和樹障矛盾對(duì)保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。　　1樹障隱患形成原因分析　　現(xiàn)階段架空線路和樹障矛盾日益突出，但是相關(guān)運(yùn)行單位對(duì)通道內(nèi)的樹木進(jìn)行清除時(shí)遇到諸多阻礙，具體有以下幾種原因：　?。?）近幾年來，由于國家退耕還林政策實(shí)施，一些農(nóng)戶在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，在線路防護(hù)區(qū)內(nèi)種植樹種優(yōu)良，生長時(shí)間短，生長速度快的樹木；4　　（2）輸電線路架設(shè)投運(yùn)后，雖然依照《電力

3、法》形成了電力設(shè)施保護(hù)區(qū)，但對(duì)輸電線路下方的土地未進(jìn)行征用及補(bǔ)償，這就意味著無法阻止土地產(chǎn)權(quán)所有者種植高干植物；　?。?）之前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高或過多考慮投資等原因，設(shè)計(jì)采用的桿塔不高，部分輸電線路導(dǎo)線對(duì)地距離只能滿足最基本的安全要求，線路經(jīng)過長期運(yùn)行，不斷生長的樹木水平距離和垂直距離均不滿足規(guī)程要求；　?。?）由于近年來國家對(duì)環(huán)保要求的提高，農(nóng)戶也提高了自己的維權(quán)意識(shí)。我所在協(xié)調(diào)清理樹障時(shí)遇到阻礙，往往得不到農(nóng)戶的配合。　　為此，傳統(tǒng)的架空輸電線路通道清理模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀對(duì)樹木清理的要求，提出科學(xué)

4、有效的輸電線路通道清理模式已經(jīng)是迫切需要。本文提出利用樹木生產(chǎn)周期預(yù)測(cè)模型來對(duì)線路通道內(nèi)樹障進(jìn)行預(yù)測(cè)，合理的安排清理計(jì)劃反饋給線路管理人員，減少和杜絕輸電線路運(yùn)行障礙，提高輸電線路安全運(yùn)行?！　?樹木生長周期預(yù)測(cè)模型　　2.1模型的建立　　式（2）中，B表示樹木的橫截面的面積，s（B）用以表示樹木在橫截面面積為B的情況下的年增長量，C（B）表示森林中樹木橫截面面積為B時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)系數(shù)。另外，S表示森林空間的自相關(guān)系數(shù)，a1、a2、a3、a4為常數(shù)參數(shù)，其數(shù)值均可根據(jù)不同山區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。上式（3

5、）中Sn表示n時(shí)樹木的高度，Sn-1表示n-1時(shí)樹木的高度。通過上式（2）（3）便可以預(yù)測(cè)出樹木每年的高度。4　　通過對(duì)比上式（1）（2）可知，本文根據(jù)Yokosawa模型的研究將式（1）中的第二項(xiàng)變?yōu)榱薆lnB，同時(shí)調(diào)整了第三項(xiàng)和第四項(xiàng)分別為非對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)C（B）　　和對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)C（B0），并且在式（1）的基礎(chǔ)上導(dǎo)入了空間結(jié)構(gòu)的隨機(jī)效應(yīng)即空間自相關(guān)系數(shù)S。非對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)C（B）、對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)C（B0）和林木的空間自相關(guān)系數(shù)S均可以通過高斯固有條件自回歸模型進(jìn)行求取?！　〗⒆曰貧w模型時(shí)需要隨機(jī)的選擇若干塊50

6、×50m的方格，同時(shí)將方格均勻的劃分為9個(gè)相鄰的方格，現(xiàn)假設(shè)只有相鄰的方格間具有相互作用。相鄰的方格是指該方格周圍且直接連接的方格。方格劃分完成后采用貝葉斯統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，然后同時(shí)根據(jù)目標(biāo)方格的隨機(jī)性采用條件分布公式求解出C（B）、C（B0）和S?！　?.2數(shù)據(jù)采集　　由于各個(gè)地區(qū)樹木種類復(fù)雜多樣，前期數(shù)據(jù)采集需要隨機(jī)的選擇若干塊50×50m區(qū)域，采集該區(qū)域內(nèi)樹木的種類、樹木的生長高度和橫截面積、區(qū)域內(nèi)樹木最低生長高度。對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的輸電線路線下樹木數(shù)據(jù)采集，部分樹木樹種數(shù)據(jù)檢測(cè)是有

7、效手段，也是特征抽取所必需的。常用的檢測(cè)方法有：　?。?）利用現(xiàn)有樹木樹種資料對(duì)現(xiàn)場(chǎng)樹木特性進(jìn)行核對(duì)檢測(cè)，保證樹木特性的有效性為原則，全面覆蓋所轄的區(qū)域所有樹種?！　。?）利用監(jiān)測(cè)手段對(duì)所轄區(qū)域每種樹種根據(jù)氣候條件、地理位置、地形特點(diǎn)選取2～3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，通過監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總分析取平均值，有效的得出每種樹種在不同年齡段生長高度?！　?建模結(jié)果分析4　　根據(jù)南網(wǎng)《樹障防控導(dǎo)則》和《運(yùn)行規(guī)程》，結(jié)合貴州常見樹木自然生長高度及速率，經(jīng)過全面的現(xiàn)場(chǎng)林木數(shù)據(jù)采集并建立了樹木生長周期預(yù)測(cè)模型，最終形成了《常

8、見樹種生長周期一覽表》和《樹障差異化管控表》。通過生長周期預(yù)測(cè)模型，我們可以通過計(jì)算2～4年，4～6年，6～8年樹木平均生長速率、上半年平均速率和下半年平均速率。通過建模研究分析發(fā)現(xiàn)，大部分樹種對(duì)110kV輸電線路造成樹障隱患均處于生長周期2年以上。通過該模型能夠有效的預(yù)測(cè)樹木的生長高度，從而提前做出相關(guān)預(yù)案保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。　　參考文獻(xiàn)　　[1]丁家淮，胡志珍，阮愛民.由樹木自然生長高度談?shì)旊娋€路通道清障[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（08）：85-87.　　[2]洪繼陽.論輸