一种输电线路雷电绕击跳闸在线预警方法

摘要

本发明公开了一种输电线路雷电绕击跳闸在线预警方法，该方法通过统计历史雷电绕击跳闸信息，应用二维信息扩散理论和条件概率方法得到输电线路绕击跳闸概率分布。选取回波强度、回波顶高，垂直积累液态水含量等雷达预报数据，建立了基于反向传播神经网络的雷电流幅值预测模型，根据预测的雷电流幅值和落雷侧面距离，应用输电线路跳闸概率分布模型，对输电线路绕击跳闸概率进行实时预警并发布预警等级。本发明根据气象雷达实时预报数据，得出输电线路的预报跳闸概率，发布预警信号，给电网调度的运行人员决策分析提供依据，及时做好输电线路调度策略，提高供电可靠性，降低电网的经济损失，提高电网的可靠运行能力。

主权项

一种输电线路雷电绕击跳闸在线预警方法，其特征在于：按如下步骤进行：1)根据历史雷电绕击跳闸事件，应用信息扩散方法分析得到绕击条件概率，然后结合条件概率方法，得到特定雷电流幅值和落雷侧面距离下输电线路发生雷电绕击跳闸的概率分布；2)根据历史雷达预报数据中的回波强度、回波顶高和垂直积累液态水含量三个参数信息以及对应的雷电流幅值信息，应用bp神经网络训练得到雷达预报数据中回波强度、回波顶高和垂直积累液态水含量三个参数信息跟雷电流幅值之间的关系；3)对输电线路的经过区域进行网格划分，根据雷电设备得到包括回波强度、回波顶高和垂直积累液态水含量在内的每个网格的实际雷达预报数据，根据第2)步所得结果得出每个网格预测的雷电流幅值；同时依据网格信息计算得到每个网格输电线路的落雷侧面距离；4)根据第3)步预测得到的每个网格雷电流幅值和计算得到的落雷侧面距离，结合第1)步的输电线路雷电绕击跳闸概率分布，得出每个网格在实际雷达预报数据下输电线路发生绕击跳闸的概率，并发布预警信息；其中，第1)步中特定雷电流幅值和落雷侧面距离下输电线路发生雷电绕击跳闸的概率分布按如下步骤获得：1.1)获取历史雷电绕击跳闸事件发生时的信息作为概率分析的样本值，包括雷电流幅值和落雷侧面距离：(X,Y)＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_M,y_M)}式中：X表示雷电流幅值；      Y表示落雷侧面距离；1.2)信息扩散方法分析样本数据选取历史M次故障事件作为样本值，分别进行电流幅值指标和侧面距离指标扩展；其指标论域分别为：U＝{u₁,u₂,…,u_m}V＝{v₁,v₂,…,v_n}式中；U表示电流幅值指标论域；      V表示侧面距离指标论域；把观测样本(x_k，y_k)依下式将其信息扩散到u_i，v_j中的所有点；$f_k(u_i,v_j)=\frac{1}{2\pi h_1{h}_2}\exp (-\frac{1}{2}(\frac{{(x_k-u_i)}^2}{{h_1}^2}+\frac{{(y_k-v_j)}^2}{{h_2}^2}))$式中：h₁，h₂为扩散系数，可以根据样本集合中样本的最大值b和最小值a及样本个数M来确定，其计算公式为：$h=\left\{\begin{array}{cc}1.4230\times \frac{b-a}{M-1}& M\le 9\\ 1.4208\times \frac{b-a}{M-1}& M\ge 10\end{array}\right.$令$C_k=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{f}_k(u_i,v_j)$相应的模糊子集的隶属函数为：${\mu }_k(u_i,v_j)=\frac{f_k(u_i,v_j)}{C_k}$其中μ_k(u_i,v_j)为样本的归一化信息分布；对μ_k(u_i,v_j)进行处理，可得到一种效果较好的风险评估结果；令$q(u_i,v_j)=\underset{k=1}{\overset{t}{\Sigma }}{\mu }_k(u_i,v_j)$$Q=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}q(u_i,v_j)$样本落在(u_i,v_j)处的频率值为：$p(u_i,v_j)=\frac{q(u_i,v_j)}{Q}$1.3)得到输电线路雷电绕击跳闸概率分布p(u_i,v_j)的物理意义为输电线路发生跳闸时，雷电流幅值为u_i，侧面距离为v_j的概率；其本质是条件概率，可记为p(BC|A)，A表示跳闸事件，B表示雷电流幅值，C表示侧面距离；根据条件概率公式：$p\left(\mathrm{BC}\right|A)=\frac{p\left(\mathrm{ABC}\right)}{p\left(A\right)}$可得：$p\left(A\right|\mathrm{BC})=\frac{p\left(\mathrm{ABC}\right)}{p\left(\mathrm{BC}\right)}=\frac{p\left(\mathrm{BC}\right|A)\times p\left(A\right)}{p\left(B\right)p\left(C\right)}$式中：p(A|BC)表示在特定雷电流幅值、侧面距离条件下输电线路发生绕击跳闸的概率；p(A)表示输电线路绕击跳闸的概率，p(B)表示雷电流幅值概率，p(C)表示侧面距离分布概率，p(B)和p(C)为相互独立事件；在输电线路绕击概率模型中，绕击跳闸概率可用输电线路绕击率计算得到；计算公式如下所示：p(A)＝1‑exp(‑λt)式中：λ为输电线路绕击跳闸率；t为M次故障发生的时间跨度；雷电流幅值概率的计算公式如下：p(B)＝P(i>I)‑P(i>I‑I_m)$P(>I)=\frac{1}{1+{(I/31)}^{2.6}}$$I_m=\frac{u_m-u_1}{m}$式中：u_m,u₁分别为电流幅值指标论域的最大值，最小值；m为电流幅值指标个数；侧面距离分布概率采用下式计算：$p\left(C\right)=\frac{N_L}{N}\frac{(v_n-v_1)/n}{0.5L}$式中：N_L表示线路经过网格数，N表示总网格数，L表示网格宽度；v_n,v₁分别为侧面距离指标论域的最大值，最小值；n为侧面距离指标个数。