[发明专利]基于雷电实测数据的输电线路故障概率评估方法

说明书

技术领域

本发明属电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种输电线路雷击故障概率的评估方法。 

背景技术

中国经济发展以及能源分布的不均衡，中西部发出来的电力需要通过远距离输送才能到达电力需求比较多的东部沿海地区。电力输送中送电距离的增加使得电力系统的安全性和稳定性受到了极大的挑战。为了防御偶然的故障引起电力系统大停电事故，薛禹胜院士提出了时空协调的大停电防御框架，并研制出广域监视分析保护控制系统(WARMAP)。然而该系统针对的是一般性相继故障，其故障集是固定不变的，不能够随着自然环境的变化动态识别可能发生故障的线路。雷电自然界频繁发生的一种高强电磁脉冲现象，电网因其具有广域分布的特征，几何尺度达到数千米，非常容易受到雷电的冲击，每年我国高压输电线路由于累计引起的跳闸次数占总跳闸次数的40％-70％，雷电已经成为严重影响电网安全运行的重要因素。如果能够根据雷电发生情况，动态自适应地评估雷电区域内输电线路的雷击故障概率，与广域测量分析保护控制系统相结合，提高电力系统的防御雷电自然灾害的能力。因此，亟需提出根据雷电发生情况计算线路雷击故障概率的评估方法。 

发明内容

本发明的目的是：改进现有停电防御框架的不足，将现有防御框架的故障集由固定的风险设备集变为根据外界环境变化在线生成动态预想风险设备集， 从而实现系统雷电灾害的风险预警，提高了电力系统防御雷电灾害的能力。 

本发明基于雷电实测数据，识别每一时间步长内落雷范围，对多个时间步长内落雷范围内的区域进行关联，通过几个时间步长的雷电信息外推预报下一个时间步长的雷电发生范围，计算雷电发生范围内的输电线路雷击故障概率。这种方法可以克服过去对于雷电监测手段的不足，仅仅使用已经落雷的信息，来外推预报未来落雷的区域，是对雷电预报的一种全新的尝试，结果表明具有很强的实用性。 

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤： 

1)在控制中心按统一时标汇总指定时间范围内，所研究的地理范围内的雷电实测数据(含时刻、经纬度)，将所研究的地理范围格点(默认为边长9km的方格)化，将其划分为等面积的格点，格点大小可调。 

2)识别给定时间步长内的落雷区域。对给定时段，分别设定距离阀值为1，2，...，5个格点边长，将经度差和纬度差都小于或等于阀值的格点归到同一群。对第一时段，将阀值为1时所划分的各群作为基本群，并用对应的基本圆覆盖之。另外，默认阀值为3时的划分结果为最终分区。为了用面积尽量小的连通域来描述单个最终分区，采用该分区内部所含的基本圆与外切线所围区域。对其它时段，分别将阀值2，3，4，5个格点的分区结果用基本圆与外切线所围区域来表示，再将各阀值对应的预报结果与实际分区比较，选取预报结果最优的那个来划分雷电区。 

3)如果是第一个时间步长，预报结果即为识别结果。如果是第二个以上的时间步长，则将该时间步长的识别结果与上一个时间步长的识别结果进行关联，找出两个时间步长上各区域的关联关系。 

4)对相关联的区域外推预报下一个时间步长的预报区域以及预报的可信 度，将所有的预报区域组成预报结果。 

5)计算需要监视的线路在雷电预报区域内的长度、雷电预报区域的大小，调用雷击故障概率公式计算雷击故障概率。 

6)按线路故障概率的大小，对所有线路进行排序。筛选出线路故障概率比较大的线路，为广域测量分析保护控制系统提供风险设备集。 

本发明的有益效果如下：本发明通过已落雷的信息，识别雷电的发生范围，根据多个时间步长的落雷趋势外推预报后面时间步长的落雷范围，计算在预报范围内线路雷击故障的概率，从而根据外部天气情况的变化动态自适应地评估线路故障概率。本方法将现有防御框架的故障集由固定的风险设备集变为根据外界环境变化在线生成动态预想风险设备集，从而实现系统雷电灾害的风险预警，提高了电力系统防御雷电灾害的能力。由于本方法只需要根据落雷信息就能够预报雷电发生范围，信息采集方便，可靠性高，提高了电力系统防御雷电灾害的能力。 

附图说明

图1为本发明方法的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明方法进行详细描述。 

图1中步骤1实现在控制中心按统一时标汇总指定时间范围内，所研究的地理范围内的雷电实测数据(含时刻、经纬度)，将所研究的地理范围格点(默认为边长9km的方格)化，将其划分为等面积的格点，格点大小可调。