一种强降雨天气下变电站风险评估方法与预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种强降雨天气下变电站风险评估方法，包括：S1、采集气象站的变电站所在区域降雨信息及降雨预报信息、变电站视频监控装置的变电站内实时降雨画面信息、变电站水位传感器的变电站内水位实时信息，以及变电站排水泵的启停状况信息和排量信息；S2、基于步骤S1采集的信息计算绝缘子雨闪概率P

【技术实现步骤摘要】
一种强降雨天气下变电站风险评估方法与预警系统
本专利技术涉及输变电设备安全
，具体地说，涉及一种强降雨天气下变电站风险评估方法与预警系统。
技术介绍
变电站的主要工作是通过对电压的升降，使电力分配到每一个用户中。因此，保障变电站的安全运行就成为了一件十分重要的事情。灾难性的大面积停电事故自20世纪90年代以来频频发生，恶劣天气和气象灾害对国内外电网的输配电装备的安全运行构成了巨大的威胁。已有的停电事故表明，暴雨及特大暴雨天气已严重危害电力设备外绝缘的安全运行。强暴雨发生的同时，由于降雨量及累积降雨的不同会造成不同程度的支柱绝缘子雨闪和变电站内涝，因此有必要评估暴雨天气下变电站的运行风险，并进行相应的风险预警。目前关于变电站柱式绝缘子雨闪及内涝相关风险研究较少，仅有的关于柱式绝缘子雨闪的研究也是通过试验对柱式绝缘子雨闪建模，后经过现场状况拟合的方式进行雨闪概率评估。而针对变电站内涝的研究仅是以变电站水位实时监测，按照变电站防汛规格进行水位实时告警，缺乏预警措施。因此，如何实现强降雨条件下变电站柱式绝缘子雨闪及内涝的预警成为了本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术实际需要解决的问题是：如何实现强降雨条件下变电站柱式绝缘子雨闪及内涝的预警，提高预警的准确性和实效性。本专利技术采用了如下的技术方案：一种强降雨天气下变电站风险评估方法，包括：S1、采集气象站的变电站所在区域降雨信息及降雨预报信息、变电站视频监控装置的变电站内实时降雨画面信息、变电站水位传感器的变电站内水位实时信息，以及变电站排水泵的启停状况信息和排量信息；S2、基于步骤S1采集的信息计算绝缘子雨闪概率P1以及变电站内涝概率P2，进而计算变电站在强降雨条件下的综合风险概率P；S3、判断综合风险概率P是否满足预警动作条件，若满足，再基于绝缘子雨闪概率P1以及变电站内涝概率P2分别生成预警决策建议。优选地，步骤S2中绝缘子雨闪概率P1根据如下函数计算：式中，Uf为淋雨时单位绝缘高度的闪络电压；Uf0为有效雨强为2mm/min时的单位绝缘高度的闪络电压；δwater为有效雨强；k为绝缘子串交流雨闪电压系数，计算式为式中，AP为计算系数，AP＝e(H/8150)；H为海拔高度；a为有效雨强对绝缘子串交流雨闪电压影响的特征指数；变电站内涝概率P2根据如下函数计算：式中，V表示有效雨量；V0表示变电站防洪标准规定的重现期内的标准防洪降水量；c和d均为计算参数；进一步，变电站在强降雨条件下的综合风险概率P为P＝1-(1-P1)×(1-P2)。优选地，基于下式计算有效雨强δwater及有效雨量V：δwater＝max{y2,y3}V＝y1+y2×t1+y3×t2-(x1+x2)×(t1+t2)式中，y1表示变电站内实时水位；y2表示实时降雨数据；y3表示降雨预报数据；t1表示实时降雨持续时间；t2表示预报降水持续时间；x1表示为变电站内部排水泵的排水量；x2表示站内自然流水量。优选地，步骤S3中：基于综合风险概率P的值判断风险预警等级并发布对应的综合预警信息，风险预警等级与综合风险概率P的值正相关；当绝缘子雨闪概率P1>0.5时，发布提前转移变电站承载负荷的第一预警决策建议；当变电站内涝概率P2≥0.6时，发布第二预警决策建议。一种强降雨天气下变电站风险预警系统，所述强降雨天气下变电站风险预警系统用于实现如上述的强降雨天气下变电站风险评估方法，包括数据采集模块、后台数据库模块、风险评估模块以及风险决策模块，其中：数据采集模块用于采集气象站的变电站所在区域降雨信息及降雨预报信息、变电站视频监控装置的变电站内实时降雨画面信息、变电站水位传感器的变电站内水位实时信息，以及变电站排水泵的启停状况信息和排量信息；风险评估模块用于基于数据采集模块采集的信息计算绝缘子雨闪概率P1以及变电站内涝概率P2，进而计算变电站在强降雨条件下的综合风险概率P；风险决策模块用于判断综合风险概率P是否满足预警动作条件，若满足，再基于绝缘子雨闪概率P1以及变电站内涝概率P2分别生成预警决策建议；后台数据库模块用于存储其他模块输入及输出的数据。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)将强降雨条件下变电站风险评估与预警问题处理成降雨诱发绝缘子雨闪和变电站内涝两个子问题，既考虑了降雨的条件诱因，又考虑了变电站内部防涝设计的影响后果，使用条件概率进行综合预警，处理更为清晰，针对性更强；(2)按照降雨量的瞬时效果和累积效果对风险致灾的不同，分别考虑两种风险的有效降雨量，更加有效、直接的表征降雨量与风险之间的关系；(3)通过数值天气预报、柱式绝缘子结构参数等多源信息融合，克服传统降水监测方法只能监测而无法利用降雨预警进行预判、预警，或者利用雨量信息进行雨闪、内涝预警而未有效融合多方监测数据的缺陷，实现风险预警功能并将预警信息传递至预警系统进而采取措施防止强降雨灾害可能导致变电站故障事故的发生。附图说明为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术公开的一种强降雨天气下变电站风险评估方法的流程图；图2为本专利技术公开的一种强降雨天气下变电站风险预警系统的原理框图。附图标记说明：数据采集模块1、后台数据库模块2、风险评估模块3、风险决策模块4、气象站的雨量信息5、变电站视频监控信息6、变电站水位传感器7、变电站排水泵状态信息8、控制中心9。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。暴雨影响变电站的常见途径可以归纳为2种类型：一是降雨量过大造成变电站支柱绝缘子串发生短路故障(雨闪)；二是局部内涝导致变电站内设备浸水，引起变电站全停。根据上述暴雨引发变电站故障的途径及特点，可建立相应的风险评估框架，将暴雨预测信息、暴雨累积信息、变电站防汛信息纳入其中，用以综合考虑故障风险概率。其中，暴雨预测输出未来一段时间暴雨发生的时间、空间、强度信息。中尺度数值模式是实现暴雨定点、定时、定量预报有力的工具。而且随着新一代多普勒天气雷达的应用和中尺度气象自动站网络的建设，暴雨监测和预报能力有了较大提高。这些气象预报手段为变电站暴雨风险评估和预警提供了强有力的技术支持。变电站水位实时探测系统能周期性地更新变电站内部水位信息，既可作为校核并修正超短期暴雨预测的依据，也为变电站故障概率计算提供信息。地理信息系统输出变电站及相应设备所处地位置、地形、地貌、植被、环境等信息。这些信息有两方面的作用：一是将变电站设备地理位置信息与暴雨空间预测信息进行匹配；二是依据地理信息确定暴雨致灾地途径，即区分绝缘子雨闪和变电站内涝致灾。综上可见，强降雨条件下变电站风险分析及预警，既涉及到强降雨诱发绝缘子雨闪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强降雨天气下变电站风险评估方法，其特征在于，包括：/nS1、采集气象站的变电站所在区域降雨信息及降雨预报信息、变电站视频监控装置的变电站内实时降雨画面信息、变电站水位传感器的变电站内水位实时信息，以及变电站排水泵的启停状况信息和排量信息；/nS2、基于步骤S1采集的信息计算绝缘子雨闪概率P

【技术特征摘要】
1.一种强降雨天气下变电站风险评估方法，其特征在于，包括：
S1、采集气象站的变电站所在区域降雨信息及降雨预报信息、变电站视频监控装置的变电站内实时降雨画面信息、变电站水位传感器的变电站内水位实时信息，以及变电站排水泵的启停状况信息和排量信息；
S2、基于步骤S1采集的信息计算绝缘子雨闪概率P1以及变电站内涝概率P2，进而计算变电站在强降雨条件下的综合风险概率P；
S3、判断综合风险概率P是否满足预警动作条件，若满足，再基于绝缘子雨闪概率P1以及变电站内涝概率P2分别生成预警决策建议。


2.如权利要求1所述的强降雨天气下变电站风险评估方法，其特征在于，步骤S2中绝缘子雨闪概率P1根据如下函数计算：



式中，Uf为淋雨时单位绝缘高度的闪络电压；Uf0为有效雨强为2mm/min时的单位绝缘高度的闪络电压；δwater为有效雨强；k为绝缘子串交流雨闪电压系数，计算式为



式中，AP为计算系数，AP＝e(H/8150)；H为海拔高度；a为有效雨强对绝缘子串交流雨闪电压影响的特征指数；
变电站内涝概率P2根据如下函数计算：



式中，V表示有效雨量；V0表示变电站防洪标准规定的重现期内的标准防洪降水量；c和d均为计算参数；
进一步，变电站在强降雨条件下的综合风险概率P为
P＝1-(1-P1)×(1-P2)。


3.如权利要求2所述的强降雨天气下变电站风险评估方法，其特征在于，基于下式计算有效雨强δwater及有效雨量V：
δwater＝max{y2,y...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文韬，刘年，王建，张璞，陈鸿昆，蒋健，陈文睿，张海川，孙超，李昊，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44