一种配电网防灾预警与生产决策支持方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网防灾预警与生产决策支持方法及系统，涉及配电网技术领域，本发明专利技术可以融合数据中心多类数据，进行配电网多源数据的分类、解析、特征提取，进而在无需另外安装气象环境监测装置的情况下，通过计算最大风荷载、雷电跳闸率、最高允许运行温度下的最大载流量、考虑环境因素的平均失效频率和平均失效时间来评估配电网停电风险并进行风险分级。突发事件发生后，通过分析设备停运后的电网拓扑结构，进一步计算得出设备停运概率，得出负荷停电概率及停电风险，本发明专利技术实现对台风、雷电、洪涝、覆冰等灾害下的配电网灾前预警、灾中监测、灾后抢修辅助决策，为配电网安全生产、规划管理、指挥决策提供数据和业务支撑。指挥决策提供数据和业务支撑。指挥决策提供数据和业务支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网防灾预警与生产决策支持方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网
，特别涉及一种配电网防灾预警与生产决策支持方法及系统。

技术介绍

[0002]由于自然灾害频繁发生，特别是台风、雷电、冰雹、雨雪、强对流天气等极端天气给配电网安全稳定运行造成巨大危害，容易引发大规模停电事故，而配电网处于电力系统末端，承担着直接向用户供电的任务，在灾害发生时，若配电网受灾害影响导致停电，会对用户造成重大损失。虽然国内外对于提升电网抗灾能力的研究已在不断的丰富，但是，当前对电网防灾的研究主要集中在输电线路上，对配电网的防灾的研究较少，对于配电网的智能化灾害预警的研究则更少。实际上，与输电设备相比，由于配电设备数量大、配电网络复杂，在受到台风、山火、雷电、内涝、地质、覆冰等自然灾害的影响时，其影响过程更复杂多变，容易出现多重故障从而导致预测和处理困难，且在气象环境监测等方面，现有的关于灾害预警及处理的技术多为在电网安装实际气象环境监测装置，然后接收采集这些装置传输回来的数据进而进行进一步的处理，这个方法的弊端在于不是所有地区均安装有实际气象环境监测装置，进而导致有些地区的气象环境数据无法获取到，从而影响最终的输出结果的准确程度。
[0003]鉴于此，需要一种配电网防灾预警与生产决策支持方法及系统。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中当前对电网防灾的研究主要集中在输电线路上，对配电网的防灾的研究较少，对于配电网的智能化灾害预警的研究则更少且与输电设备相比，由于配电设备数量大、配电网络复杂，在受到台风、山火、雷电、内涝、地质、覆冰等自然灾害的影响时，其影响过程更复杂多变，容易出现多重故障的情况，且在气象环境监测等方面，现有的关于灾害预警及处理的技术多为在电网安装实际气象环境监测装置，然后接收采集这些装置传输回来的数据进而进行进一步的处理，这个方法的弊端在于不是所有地区均安装有实际气象环境监测装置，进而导致有些地区的气象环境数据无法获取到，从而影响最终的输出结果的准确程度的问题，本专利技术提供了一种配电网防灾预警与生产决策支持方法及系统，能够基于采集到的多样数据进行配电网停电风险判断，而后在灾害等突发事件发生后进一步得出负荷停电概率及停电风险。具体技术方案如下：
[0005]一种配电网防灾预警与生产决策支持方法，包括以下步骤：
[0006]S1：收集潜在突发事件信息，所述突发事件包括台风、雷电、高温以及恶劣环境信息；
[0007]S2：基于突发事件信息，评估配电网停电风险，进而得出配电网对突发事件的应对能力，并且进行灾损分级；
[0008]S3：基于配电网停电风险判断是否进入预警，若不需进入预警则继续收集潜在突
发事件信息及进行配电网停电风险评估，若进入预警则实行预警措施；
[0009]S4：事件发生后，令设备停运,并启用应急管理预案中已设计好的设备停运后可启用的备用供电路径(或设备)，进而更新电网拓扑结构；
[0010]S5：分析更新后的电网拓扑结构，如果出现孤岛电网脱离主网运行，则针对孤岛电网计算其中发电和负荷差额，进而得到其中停电负荷，如果电网保持完整，则求解最小损失切负荷，即求得满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷；
[0011]S6：计算设备停运概率，基于停电负荷和设备停运概率计算负荷停电概率及停电风险。
[0012]优选的，所述评估配电网停电风险具体为计算最大风荷载、雷电跳闸率、最高允许运行温度下的最大载流量、考虑环境因素的平均失效频率和平均失效时间。
[0013]优选的，所述计算最大风荷载具体如下：
[0014]线路风荷载的计算公式如下：
[0015]W
x
＝6.25
×
10
‑4αμ
z
μ
sc
β
c
dl
H
v
2 sin2θ
[0016]式中，W
x
为导线风荷载标准值，N；α为导线风压不均匀系数；μ
sc
为电线体型系数，在GB 50545中规定当d<17mm取1.2,当d>＝17mm取1.1；β
c
为风载调整系数，电压等级为500kV/750kV，其他直接取为导线外径,mm；l
H
为杆塔水平档距,m；μ
z
为风压高度变化系数；θ为风向与导线之间的夹角；
[0017]利用广义极值分布对其进行概率分布拟合,广义极值分布又分为I型极值分布、II型极值分布、III型极值分布，将不同类型的3种极值分布一般化，得到的广义极值分布函数表达式为：
[0018][0019]式中：r为形状参数；a为尺度参数；b为位置参数；
[0020]馈线设计风荷载的变差系数为：
[0021][0022]式中：μ为馈线设计风荷载的均值；σ为线路设计风荷载的标准差；
[0023]利用应力
‑
强度干涉面积法计算架空馈线故障概率内的，其馈线设计风荷载的概率分布为正态分布：
[0024][0025]因此，基于风灾下的馈线停运概率预测模型如下：
[0026][0027]疲劳折损系数为：
[0028][0029]折损后的线路所能承受的最大风荷载为：
[0030][0031]式中：ζ为疲劳折损系数；W
d
’
为实际能承受的风荷载；W
d
为设计所能承受的风荷载；ζ2为线路服役寿命到达时的疲劳折损系数；β为形状参数；α为尺度参数。
[0032]优选的，其特征在于，计算所述雷电跳闸率如下：
[0033]雷击跳闸率的计算公式为：
[0034]η＝N
g
Sξσ
[0035]式中：η为雷击跳闸率，次(100km
·
a)
‑
1；N
g
为地闪密度，表示雷电活动的强烈，只与雷电活动特征本身相关，次km
‑2·
a
‑
1；S为引起线路跳闸的有效受雷区域，一般为距线路单侧距离0.5km的范围，km；ξ为有效区域内由雷击引起绝缘子闪络的概率。
[0036]优选的，计算所述最高允许运行温度下的最大载流量具体如下：
[0037]借助WRF数值天气预报系统获取架空线路沿线的气象环境参数预测值；
[0038]利用导线热平衡方程计算线路未来时刻的动态载流值，线路最大载流量I的计算公式如下：
[0039][0040]式中，Ta为环境预报温度，Tc为导线温度，V
dw
为预报风速与实际数据的误差，R(Tc)为定值，其他参数均为沿线的气象环境数据。
[0041]优选的，计算所述考虑环境因素的平均失效频率和平均失效时间具体如下：
[0042]f
to
＝f
ad
P
a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网防灾预警与生产决策支持方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：收集潜在突发事件信息，所述突发事件包括台风、雷电、高温以及恶劣环境信息；S2：基于突发事件信息，评估配电网停电风险，进而得出配电网对突发事件的应对能力，并且进行灾损分级；S3：基于配电网停电风险判断是否进入预警，若不需进入预警则继续收集潜在突发事件信息及进行配电网停电风险评估，若进入预警则实行预警措施；S4：事件发生后，令设备停运,并启用应急管理预案中已设计好的设备停运后可启用的备用供电路径(或设备)，进而更新电网拓扑结构；S5：分析更新后的电网拓扑结构，如果出现孤岛电网脱离主网运行，则针对孤岛电网计算其中发电和负荷差额，进而得到其中停电负荷，如果电网保持完整，则求解最小损失切负荷，即求得满足电网运行要求和设备容量约束情况下保持系统关键负荷供电所需切除的负荷；S6：计算设备停运概率，基于停电负荷和设备停运概率计算负荷停电概率及停电风险。2.根据权利要求1所述的一种配电网防灾预警与生产决策支持方法，其特征在于，所述评估配电网停电风险具体为计算最大风荷载、雷电跳闸率、最高允许运行温度下的最大载流量、考虑环境因素的平均失效频率和平均失效时间。3.根据权利要求2所述的一种配电网防灾预警与生产决策支持方法，其特征在于，所述计算最大风荷载具体如下：线路风荷载的计算公式如下：W
x
＝6.25
×
10
‑4αμ
z
μ
sc
β
c
dl
H
v2sin2θ式中，W
x
为导线风荷载标准值，N；α为导线风压不均匀系数；μ
sc
为电线体型系数，在GB50545中规定当d<17mm取1.2,当d>＝17mm取1.1；β
c
为风载调整系数，电压等级为500kV/750kV，其他直接取为导线外径,mm；l
H
为杆塔水平档距,m；μ
z
为风压高度变化系数；θ为风向与导线之间的夹角；利用广义极值分布对其进行概率分布拟合,广义极值分布又分为I型极值分布、II型极值分布、III型极值分布，将不同类型的3种极值分布一般化，得到的广义极值分布函数表达式为：式中：r为形状参数；a为尺度参数；b为位置参数；馈线设计风荷载的变差系数为：式中：μ为馈线设计风荷载的均值；σ为线路设计风荷载的标准差；利用应力
‑
强度干涉面积法计算架空馈线故障概率内的，其馈线设计风荷载的概率分布为正态分布：
因此，基于风灾下的馈线停运概率预测模型如下：疲劳折损系数为：折损后的线路所能承受的最大风荷载为：式中：ζ为疲劳折损系数；W
d
’
为实际能承受的风荷载；W
d
为设计所能承受的风荷载；ζ2为线路服役寿命到达时的疲劳折损系数；β为形状参数；α为尺度参数。4.根据权利要求2所述的一种配电网防灾预警与生产决策支持方改了及法，其特征在于，计算所述雷电跳闸率如下：雷击跳闸率的计算公式为：η＝N
g
Sξσ式中：η为雷击跳闸率，次(100km
·
a)
‑
1；N
g
为地闪密度，表示雷电活动的强烈，只与雷电活动特征本身相关，次km
‑2·
a
‑
1；S为引起线路跳闸的有效受雷区域，一般为距线路单侧距离0.5km的范围，km；ξ为有效区域内由雷击引起绝缘子闪络的概率。5.根据权利要求2所述的一种配电网防灾预警与生产决策支持方法，其特征在于，计算所述最高允许运行温度下的最大载流量具体如下：借助WRF数值天气预报系统获取架空线路沿线的气象环境参数预测值；利用导线热平衡方程计算线路未来时刻的动态载流值，线路最大载流量I的计算公式你如下：式中，Ta为环境预报温度，Tc为导线温度，V
dw
为预报风速与实际数据的误差，R(Tc)为定值，其他参数均为沿线的气象环境数据。6.根据权利要求2所述的一种配电网防灾预警与生产决策支持方法，其特征在于，计算所述考虑环境因素的平均失效频率和平均失效时间具体如下：f
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【专利技术属性】
技术研发人员：李珊，吴丽芳，黄维，周杨珺，俸波，刘阳升，黄志都，刘鹏，崔志美，冯玉斌，邬蓉蓉，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：