一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法及装置，方法包括：根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速；基于随机森林树算法，根据预置土壤类别、地面粗糙度、耐受风速、历史风速和历史风向构建台风灾害下配电线路倒断杆预测模型；将实时风速和实时风向输入倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态。本申请能够解决现有技术没有全面考虑配电线路电杆的多种影响特性，导致实际的倒断杆预测结果较差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法及装置
本申请涉及电网安全
，尤其涉及一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法及装置。
技术介绍
电网配电线路杆线在强风作用下，容易发生倒杆或断线的事故，导致线路跳闸。配网多采用钢筋混凝土电杆，线路长，且多在比较闭塞的农村，当台风中农村配网线路出现断杆时，运输新电杆到现场安装将十分麻烦，严重影响台风保供电的工作进度。风灾中线路若能提前预测配电线路中电杆在台风影响下的状态，就能提前做好防范措施，从而减少经济损失。在现有的配电线路倒断杆预估技术中，统计分析方法仅从宏观分析配电线路的失效停运情况，并没有针对杆塔实质影响因素作深入研究，而结构分析法中，由于建模困难，所以在考虑配电网中的致灾因素时，简化了影响因素，导致最终的预测结果不理想。
技术实现思路
本申请提供了一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法及装置，用于解决现有技术没有全面考虑配电线路电杆的多种影响特性，导致实际的倒断杆预测结果较差的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，包括：根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速；基于随机森林树算法，根据预置土壤类别、地面粗糙度、所述耐受风速、历史风速和历史风向构建台风灾害下配电线路倒断杆预测模型；将实时风速和实时风向输入所述倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态。可选的，所述根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，之前还包括：获取历史台风数据、地理数据和配电线路中电杆相关灾损数据，所述历史台风数据包括所述历史风速和所述历史风向。可选的，所述根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，之前还包括：对获取的所述历史台风数据、所述地理数据和所述配电线路中电杆相关灾损数据进行异常值替换和空值填补的预处理操作。可选的，所述根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速，包括：根据配电线路电杆的杆底弯矩构建预置静力平衡方程，所述预置静力平衡方程为：其中，M为所述杆底弯矩，n为导线根数，Fc,i为第i根导线风荷载，Fp为杆身风荷载，hc,i、hp分别为导线风荷载与杆身风荷载距离地面的高度；构建配电线路电杆的预置极限状态方程，所述预置极限状态方程为：M-Mu＝0；其中，Mu为预置电杆承载力弯矩；根据所述预置静力平衡方程和所述预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速，所述耐受风速方程为：其中，α为风荷载档距系数，μC为导线风荷载体型系数，d为导线直径，L为档距，β为电杆风振系数，μS为电杆杆身风荷载体型系数，μZ为电杆风压高速变化系数，A为电杆结构构件迎风面的投影面，vu为所述耐受风速。可选的，所述将实时风速和实时风向输入所述倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态，之前还包括：根据气象站发布的实时台风预测情况获取台风预测等级；结合所述台风预测等级和预置工程台风模型获取各电杆的所述实时风速和所述实时风向。本申请第二方面提供了一种台风灾害下配电线路倒断杆预测装置，包括：计算模块，用于根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速；构建模块，用于基于随机森林树算法，根据预置土壤类别、地面粗糙度、所述耐受风速、历史风速和历史风向构建台风灾害下配电线路倒断杆预测模型；预测模块，用于将实时风速和实时风向输入所述倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态。可选的，还包括：第一获取模块，用于获取历史台风数据、地理数据和配电线路中电杆相关灾损数据，所述历史台风数据包括所述历史风速和所述历史风向。可选的，还包括：预处理模块，用于对获取的所述历史台风数据、所述地理数据和所述配电线路中电杆相关灾损数据进行异常值替换和空值填补的预处理操作。可选的，所述计算模块，包括：第一构建子模块，用于根据配电线路电杆的杆底弯矩构建预置静力平衡方程，所述预置静力平衡方程为：其中，M为所述杆底弯矩，n为导线根数，Fc,i为第i根导线风荷载，Fp为杆身风荷载，hc,i、hp分别为导线风荷载与杆身风荷载距离地面的高度；第二构建子模块，用于构建配电线路电杆的预置极限状态方程，所述预置极限状态方程为：M-Mu＝0；其中，Mu为预置电杆承载力弯矩；计算子模块，用于根据所述预置静力平衡方程和所述预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速，所述耐受风速方程为：其中，α为风荷载档距系数，μC为导线风荷载体型系数，d为导线直径，L为档距，β为电杆风振系数，μS为电杆杆身风荷载体型系数，μZ为电杆风压高速变化系数，A为电杆结构构件迎风面的投影面，vu为所述耐受风速。可选的，还包括：台风预测模块，用于根据气象站发布的实时台风预测情况获取台风预测等级；第二获取模块，用于结合所述台风预测等级和预置工程台风模型获取各电杆的所述实时风速和所述实时风向。从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：本申请中，提供了一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，包括：根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速；基于随机森林树算法，根据预置土壤类别、地面粗糙度、耐受风速、历史风速和历史风向构建台风灾害下配电线路倒断杆预测模型；将实时风速和实时风向输入倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态。本申请提供的台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，预置静力平衡方程可以通过台风施加在电杆上的风荷载反映电杆的受力情况，预置极限状态方程则反映了电杆的最大承受力和实际承受力之间的极限关系，根据台风情况和受力分析可以获取到所有电杆的耐受风速，也就是电杆能够承受的最大风速，一旦台风超过这个值，电杆倒断的可能性就较高；采用随机森林树进行倒断杆预测能够从模型方面确保预测结果的准确性，而同时考虑土壤类别、地面粗糙度、耐受风速、历史风速和历史风向等影响因子，则从数据驱动方面保证预测结果的可靠性。因此，本申请能够解决现有技术没有全面考虑配电线路电杆的多种影响特性，导致实际的倒断杆预测结果较差的技术问题。附图说明图1为本申请实施例提供的一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一种台风灾害下配电线路倒断杆预测装置的结构示意图。具体实施方式为了使本
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【技术保护点】
1.一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，其特征在于，包括：/n根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速；/n基于随机森林树算法，根据预置土壤类别、地面粗糙度、所述耐受风速、历史风速和历史风向构建台风灾害下配电线路倒断杆预测模型；/n将实时风速和实时风向输入所述倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，其特征在于，包括：
根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速；
基于随机森林树算法，根据预置土壤类别、地面粗糙度、所述耐受风速、历史风速和历史风向构建台风灾害下配电线路倒断杆预测模型；
将实时风速和实时风向输入所述倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态。


2.根据权利要求1所述的台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，其特征在于，所述根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，之前还包括：
获取历史台风数据、地理数据和配电线路中电杆相关灾损数据，所述历史台风数据包括所述历史风速和所述历史风向。


3.根据权利要求2所述的台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，其特征在于，所述根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，之前还包括：
对获取的所述历史台风数据、所述地理数据和所述配电线路中电杆相关灾损数据进行异常值替换和空值填补的预处理操作。


4.根据权利要求1所述的台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，其特征在于，所述根据预置静力平衡方程和预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速，包括：
根据配电线路电杆的杆底弯矩构建预置静力平衡方程，所述预置静力平衡方程为：



其中，M为所述杆底弯矩，n为导线根数，Fc,i为第i根导线风荷载，Fp为杆身风荷载，hc,i、hp分别为导线风荷载与杆身风荷载距离地面的高度；
构建配电线路电杆的预置极限状态方程，所述预置极限状态方程为：
M-Mu＝0；
其中，Mu为预置电杆承载力弯矩；
根据所述预置静力平衡方程和所述预置极限状态方程构建配电线路中电杆的耐受风速方程，并根据所述耐受风速方程计算每个电杆的耐受风速，所述耐受风速方程为：



其中，α为风荷载档距系数，μC为导线风荷载体型系数，d为导线直径，L为档距，β为电杆风振系数，μS为电杆杆身风荷载体型系数，μZ为电杆风压高速变化系数，A为电杆结构构件迎风面的投影面，vu为所述耐受风速。


5.根据权利要求1所述的台风灾害下配电线路倒断杆预测方法，其特征在于，所述将实时风速和实时风向输入所述倒断杆预测模型中，得到台风下配电线路各电杆的预测状态，之前还包括：
根据气象站发布的实时台风预测情况获取台风预测等级；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小璐，聂铭，谢文平，罗啸宇，黄正，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44