考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，包括如下步骤：(1)根据历史天气数据和历史电力通信系统元件故障历史数据，采用灰色关联度方法，计算天气变量与电力通信系统元件故障的相关系数和重要性值；(2)设定相关系数临界值ξ和重要性值η，选取相关性系数大于ξ及重要性大于η的天气变量作为关键天气变量；(3)构建关键天气变量的天气状态模型，建立考虑天气影响的电力通信系统元件故障概率模型；(4)基于电力通信系统元件故障概率模型，结合历史天气数据，计算电力通信系统的可靠性指标。本发明专利技术能够针对不同天气变量对电力通信系统元件故障概率的影响，对电力通信系统可靠性进行评估，从而提高可靠性分析的准确度。

【技术实现步骤摘要】
考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法
本专利技术涉及一种电力通信系统可靠性评估方法，尤其涉及一种考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法。
技术介绍
随着越来越多的通信技术应用于电力系统，电力系统与通信网络的交互机理日益复杂，现代电力系统已经融合通信网络发展成为电力通信系统。电力系统对通信系统的依存度不断提高，也给电力系统引入了新的威胁，一旦通信系统发生可靠性问题，会直接或间接的对电网的可靠性产生影响，造成大面积的用电事故，2015年乌克兰大故障事件就是电力通信元件故障导致电网大故障的典型案例。因此，在对电力系统的可靠性进行评估过程中，需要充分考虑通信系统可能对电力系统产生的影响。影响电力通信系统可靠性的关键因素之一是元件故障。造成元件故障的原因众多，如元件老化、人为破坏、自然灾害、天气因素等，其中，天气因素对元件的影响频繁，并且关联性较为清晰，因此，研究天气因素对电力通信系统可靠性的影响意义重大。通信元件在不同天气条件下，发生故障的概率和恢复时间差异很大，恶劣天气条件下的元件故障率可能比正常天气下的故障率要高得多，冬季风暴期间的恢复时间比正常天气要多很多。电力通信可靠性评估方法可分为两大类：一类是基于通信系统和物理系统间相互作用的定性分析，解析修正电网元件可用率等参数，采用常用电力系统分析方法对电网元件故障进行后果分析，获取系统可靠性评估指标；另一类是以电力通信系统元件具体功能或业务场景为切入点，根据电力通信系统元件年平均故障次数以及年平均故障时间来获取电力通信系统的可靠性指标。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，以进一步提高电力通信系统可靠性分析的准确度。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，包括步骤：(1)基于天气变量历史数据和电力通信系统元件故障历史数据，采用灰色关联度方法，计算天气变量与通信元件故障的相关系数和重要性值；(2)设定相关系数临界值ξ和重要性值η，选定天气变量与通信元件故障的相关系数大于ξ和重要性值大于η的天气变量为关键天气变量；(3)构建关键天气变量的天气状态模型，分析电力通信系统元件故障概率与天气状态的关系，建立考虑天气状态的电力通信系统元件故障概率模型；(4)基于电力通信系统元件故障概率模型，结合历史天气数据，计算电力通信系统的可靠性指标。进一步地，所述步骤(1)中，天气变量包括气温、空气相对湿度、风速、雷击及冰冻程度。进一步地，选择防雷击电流和峰值雷击电流表示雷击影响变量；选择阵风速度、合成风度及平均风速表示风速影响变量；所述冰冻程度变量由下式计算得到：其中，RS为雨雪评估的最大天数、FRS为降雨和降雪量、CLT为连续低温天数；c下标为当前值，av下标为平均值。进一步地，所述步骤(2)中，天气变量与通信元件故障概率的关联度r0i：其中，X0为某年某一天气变量出现的概率，Xi为该年在该天气变量下元件的故障概率。进一步地，所述步骤(2)中，所述重要性值是通过P值方法计算得到，用1-p表示对应天气变量对电力通信系统元件故障概率重要性值：p＝2P(z＞|zc|)其中，z是天气变量对应电力通信系统元件故障概率的统计量，zc是从样本数据获得的天气变量对应电力通信系统元件故障概率的统计量。进一步地，所述步骤(4)中，电力通信系统的可靠性指标包括系统平均故障持续时间指数、系统平均故障频率指数及电力通信系统元件的可靠性指数。进一步地，具体包括步骤：(4.1)定义电力通信系统元件总故障时间：FT＝∑i∈nUiNi式中，Ui和Ni分别是电力通信节点i的年故障时间和元件数量；n是电力通信节点数量。(4.2)计算总用户故障次数：FF＝∑i∈nλiNi式中，λi和Ni分别是电力通信节点i的故障次数和元件数量；n是电力通信节点数量。(4.3)计算系统平均故障持续时间指数：计算系统平均故障频率指数：计算电力通信系统元件的可靠性指数：(4.4)通过系统平均故障持续时间指数、系统平均故障频率指数及电力通信系统元件的可靠性指数来对电力通信系统的可靠性进行评估。有益效果：本专利技术能够较好地适应各种不同网架结构的实际电力通信系统的可靠性评估，供电单位可根据可靠性评估结果，指导电力通信系统的规划和日常运行维修工作。本专利技术还能够针对不同天气变量对电力通信系统元件故障率的影响，对电力通信系统可靠性进行更精准的评估。附图说明图1是本专利技术的电力通信系统可靠性评估方法流程图；图2是本专利技术实施例中南京郊区2017年天气状态的统计图；图3是本专利技术实施例中天气变量对电力通信系统元件故障概率影响统计图；图4是本专利技术实施例中南京郊区2017年电力通信系统可靠性评估与真实可靠性数据之差图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，包括步骤：(1)基于气温、空气相对湿度、风速、雷击以及冰冻程度等天气变量历史数据和电力通信系统元件故障历史数据，采用灰色关联度方法，分析计算天气变量与通信元件故障的相关系数和重要性值。具体包括：(1.1)选择防雷击电流和峰值雷击电流来表示雷电影响的变量；(1.2)选择阵风速度、合成风度以及平均风速作为研究风力影响的变量；(1.3)以雨雪评估的最大天数(RS)、降雨和降雪量(FRS)及连续低温天数(CLT)中的任何一个或几个来评估冰条件是不客观的，因此本专利技术采用相等的权重相加来表示冰冻状况影响的变量，将雨雪评估的最大天数、降雨和降雪量以及连续低温天数相等的权重相加来表示冰冻状况影响的变量：其中，c为当前的状态值，av为平均值。(1.4)分析不同天气变量对电力通信系统元件故障概率的相关性水平；(1.5)用以下式子计算每种天气变量与通信元件故障概率的关联度r0i：其中，X0为某年某一天气变量出现的概率，Xi为该年在该天气变量下元件的故障概率。(1.6)相关系数的值越高，则表明天气变量对电力通信系统元件故障概率的影响越大。(2)设定相关系数临界值ξ和重要性值η，选定天气变量与通信元件故障的相关系数大于ξ和重要性值大于η的天气变量为关键天气变量。设定相关系数临界值0.5和重要性值0.8，选定天气变量与通信元件故障的相关系数大于0.5和重要性值大于0.8的天气变量为关键天气变量。关于不同天气变量对通信元件故障概率的影响，可以通过统计学中的P值方法对多个天气变量的历史数据进行分析，从而分别计算出针对不同天气变量的p值：p＝2P(z＞|zc|)其中，z是天气变量对应电力通信系统元件故障概率的统计量，zc是从样本数据获得的天气变量对应电力通信系统元件故障概率的统计量。计算完成后对各个p值进行排序。一般来说，p值小于0.05就说明该天气变量对电力通信系统元件故障概率影响显著，如果小于0.01就更显著。换言之，可以用1-p表示对应天气变量对电力通信系统元件故障概率重要性值。为了兼顾模型可执行性与模型准确性，可以选择相关系数大于0.5且重要性值(即1-p)大于0.8的天气变量来作为关键天气变量。(3)构建由关键天气变量GS、NLPL组成的天气状态模型，分析电力通信系统元件故障概率与天气状态之间的关系，建立考虑天气状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，其特征在于，包括步骤：(1)基于天气变量历史数据和电力通信系统元件故障历史数据，采用灰色关联度方法，计算天气变量与通信元件故障的相关系数和重要性值；(2)设定相关系数临界值ξ和重要性值η，选定天气变量与通信元件故障的相关系数大于ξ和重要性值大于η的天气变量为关键天气变量；(3)构建关键天气变量的天气状态模型，分析电力通信系统元件故障概率与天气状态的关系，建立考虑天气状态的电力通信系统元件故障概率模型；(4)基于电力通信系统元件故障概率模型，结合历史天气数据，计算电力通信系统的可靠性指标。

【技术特征摘要】
1.一种考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，其特征在于，包括步骤：(1)基于天气变量历史数据和电力通信系统元件故障历史数据，采用灰色关联度方法，计算天气变量与通信元件故障的相关系数和重要性值；(2)设定相关系数临界值ξ和重要性值η，选定天气变量与通信元件故障的相关系数大于ξ和重要性值大于η的天气变量为关键天气变量；(3)构建关键天气变量的天气状态模型，分析电力通信系统元件故障概率与天气状态的关系，建立考虑天气状态的电力通信系统元件故障概率模型；(4)基于电力通信系统元件故障概率模型，结合历史天气数据，计算电力通信系统的可靠性指标。2.根据权利要求1所述的考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(1)中，天气变量包括气温、空气相对湿度、风速、雷击及冰冻程度。3.根据权利要求2所述的考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，其特征在于，选择防雷击电流和峰值雷击电流表示雷击影响变量；选择阵风速度、合成风度及平均风速表示风速影响变量；所述冰冻程度变量由下式计算得到：其中，RS为雨雪评估的最大天数、FRS为降雨和降雪量、CLT为连续低温天数；c下标为当前值，av下标为平均值。4.根据权利要求1所述的考虑天气影响的电力通信系统可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(2)中，天气变量与通信元件故障概率的关联度r0i：其中，X0为某年某一天气变量出现的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范婷婷，付蓉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32