基于最大熵原理的联合风速风向概率密度函数建模方法

陈友慧，王 淼，刘 岩，高 阳

（1.国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳110015；2.沈阳工程学院 电力学院，辽宁 沈阳110015）

0 引言

电力系统中的输电线路和输电杆塔由于受到风速和风向（即风载荷）长时间的直接作用，会产生倾斜、断裂、倒塌等事故。因此研究风速、风向的概率分布及其建模，对于输电线路、输电杆塔等一次设备的选型、参数设计具有重要的理论和实际意义。

传统上对于风速、风向的概率分布有三类研究思路。第一类研究主要侧重于风速的概率分布模型，如威布尔概率分布及其改进方法[1]～[4]、瑞利概率分布及其改进方法[5]、极值概率分布及其改进方法[6]，[7]、高斯概率分布及其改进方法[8]、帕累托概率密度分布、正态分布、Gamma分布、GEV分布、最大熵分布等[9]。第二类主要侧重于风向的概率分布。文献[10]，[11]得到了风向服从高斯分布的研究成果。文献[12]～[16]提出了风向服从不同时间级，如秒级、分钟级、小时级的概率密度函数，但并没有深入给出各个时间级的概率密度函数。

第三类研究是在建立风速概率密度分布模型的同时，建立风向的概率密度分布模型。文献[17]指出，忽略风向将会低估建筑结构的疲劳损伤。文献[18]，[19]从结构顶部加速度响应的均方根值表征的近似解析表达式，提出了风速风向联合分布的概率模型。文献[20]，[21]基于Copula函数和帕累托混合模型，提出了多风向极值风速估计方法。文献[22]～[24]提出了风向频度概率分布，并通过与风速条件概率分布、谐波函数、对数正态分布联合，提出了风速风向联合概率密度分布模型。……