CN107545145A - 电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法及系统 - Google Patents
电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电网安全技术领域，公开一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法及系统，以精准指导救援。本发明方法包括：获取山火灾害的物理特征参数，计算得到各火点的火场面积指数、山火距告警线路距离指数、地形条件指数、植被条件指数、气象条件指数；根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度指标，计算得到各火点负荷损失指数、电压裕度指数、功角裕度指数、频率裕度指数；然后基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标，以及根据电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
Description
技术领域
本发明涉及电网安全技术领域，尤其涉及一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法及系统。
背景技术
山火降低输电线路空气绝缘，造成线路跳闸。近年来，山火灾害频发且呈不断上升趋势，山火爆发时一天多达数千处，易导致大面积山火跳闸事故发生，严重时会导致电网崩溃和解列，是威胁电网安全运行的重要灾害。山火大范围爆发时，由于灭火装备数量有限，必须优先处置对电网威胁大的山火，因此，需要研究山火灾害电网危险程度分析方法，为山火灾害优化处置提供科学指导。
专利ZL201410191734.2、CN103942458A和CN103971484A根据植被条件、地形条件、山火面积和气象条件，以人工经验划分了山火灾害风险等级；专利ZL201510191773.7根据山火火点数量、火点平均告警距离采用集对分析方法划分了4个电网山火灾害风险等级；专利CN104318320A基于山火、雷电、覆冰等灾害的电网静态分析结果划分了5级灾害风险等级。
现有的专利仅根据山火的物理特征或电网静态分析结果，基于人工经验划分了山火灾害电网危险程度，但是，电网山火灾害危险程度评估不仅要分析山火的物理特征，也要结果山火灾害下的电网静态、动态、暂态分析结果，同时，电网山火灾害的评估指标众多，现有的山火危险程度等级划分方法过于粗略，无法满足山火灾害精准高效救援的需求。为此，本专利发明了电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法，综合山火灾害的多方面特征，客观量化分析电网山火灾害危险程度指数，避免人为主观经验的影响，科学指导精准高效救援危险程度大的山火灾害。
发明内容
本发明目的在于公开一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法及系统，以精准指导救援。
为实现上述目的，本发明公开了一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法，包括：
获取山火灾害的物理特征参数，计算相对应的归一化物理特征指数，得到第i个火点的火场面积指数Si、山火距告警线路距离指数Di、地形条件指数Gi、植被条件指数P、气象条件指数Mi；
根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度指标，计算各山火火点的归一化电网影响特征指数，得到第i个火点负荷损失指数Li、电压裕度指数Ui、功角裕度指数Ai、频率裕度指数Fi；
基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标K，计算公式如下：
Ki为第i个火点的综合评价指标；wi1为第i个火点的火场面积指数权重；wi2为第i个火点的山火距告警线路距离指数权重；wi3为第i个火点的地形条件指数权重；wi4为第i个火点的植被条件指数权重；wi5为第i个火点的气象条件指数权重；wi6为第i个火点的负荷损失指数权重；wi7为第i个火点的电压裕度指数权重；wi8为第i个火点的功角裕度指数权重；wi9为第i个火点的频率裕度指数权重；
上式中的各权重系数的计算公式如下：
式中，st.为约束条件的简称，n为山火火点总数；
根据所述电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
为实现上述目的，本发明还公开一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析系统，包括：
第一处理单元，用于获取山火灾害的物理特征参数，计算相对应的归一化物理特征指数，得到第i个火点的火场面积指数Si、山火距告警线路距离指数Di、地形条件指数Gi、植被条件指数P、气象条件指数Mi；
第二处理单元，用于根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度指标，计算各山火火点的归一化电网影响特征指数，得到第i个火点负荷损失指数Li、电压裕度指数Ui、功角裕度指数Ai、频率裕度指数Fi；
第三处理单元，用于基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标K，计算公式如下：
Ki为第i个火点的综合评价指标；wi1为第i个火点的火场面积指数权重；wi2为第i个火点的山火距告警线路距离指数权重；wi3为第i个火点的地形条件指数权重；wi4为第i个火点的植被条件指数权重；wi5为第i个火点的气象条件指数权重；wi6为第i个火点的负荷损失指数权重；wi7为第i个火点的电压裕度指数权重；wi8为第i个火点的功角裕度指数权重；wi9为第i个火点的频率裕度指数权重；
上式中的各权重系数的计算公式如下：
式中，st.为约束条件的简称，n为山火火点总数；
第四处理单元，用于根据所述电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
本发明具有以下有益效果：
综合山火灾害的多方面特征，客观量化计算山火灾害电网危险程度；具有简单、操作方便、实用性强等特点。具体根据各火点的火场面积指数、山火距告警线路距离指数、地形条件指数、植被条件指数、气象条件指数，以及受山火影响的线路故障时各火点负荷损失指数、电压裕度指数、功角裕度指数、频率裕度指数进行超效率数据包络分析；并基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标。其中，通过超效率数据包络分析法，可精准定位各火点救援所对应的产出对投入的比率，K值越大表示相对应火点的危险程度越高；藉此，可精准救援危险程度大的山火灾害以及实现从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例公开一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法。具体包括：
步骤1，通过电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室建设的输电线路山火监测预警系统，获取山火灾害的物理特征参数，主要包括：火场面积、火点距告警线路距离、地形条件、植被条件、气象条件(风速、风向、相对湿度、气温)等。某一时刻共监测到3个火点，获取得到的各火点物理特征参数如下表1。
表1：
步骤2，根据步骤1获取的特征参数值计算相对应的归一化物理特征指数，主要包括：火场面积指数S、山火距告警线路距离指数D、地形条件指数G、植被条件指数P、气象条件指数M等。计算得到各火点的归一化物理特征指数如下表2。
表2：
步骤3，根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度等指标，计算各山火火点的归一化电网影响特征指数：负荷损失指数L、电压裕度指数U、功角裕度指数A、频率裕度指数F等。计算得到各火点的归一化电网影响特征指数如下表3。
表3：
步骤4，综合考虑步骤2和步骤3的特征指数，基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标K，计算公式如下：
式中，Ki为第i个火点的综合评价指标；wi1为第i个火点的火场面积指数权重；wi2为第i个火点的山火距告警线路距离指数权重；wi3为第i个火点的地形条件指数权重；wi4为第i个火点的植被条件指数权重；wi5为第i个火点的气象条件指数权重；wi6为第i个火点的负荷损失指数权重；wi7为第i个火点的电压裕度指数权重；wi8为第i个火点的功角裕度指数权重；wi9为第i个火点的频率裕度指数权重。
上式中的各权重系数的计算公式如下：
式中，st.为约束条件的简称，n为山火火点总数。
计算得到各火点的综合评价指标K如下表4。
表4：
| 火点 | 电网危险程度综合评价指标K |
| 火点1 | 1.05 |
| 火点2 | 0.73 |
| 火点3 | 0.56 |
步骤5，计算得到的综合评价指标K表征各山火火点的电网危险程度，值越大表示火点的危险程度越高。由步骤4的计算结果可知，火点1的电网危险程度最高。进而实现根据电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
综上，本实施例方法具有以下有益效果：
综合山火灾害的多方面特征，客观量化计算山火灾害电网危险程度；具有简单、操作方便、实用性强等特点。具体根据各火点的火场面积指数、山火距告警线路距离指数、地形条件指数、植被条件指数、气象条件指数，以及受山火影响的线路故障时各火点负荷损失指数、电压裕度指数、功角裕度指数、频率裕度指数进行超效率数据包络分析；并基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标。其中，通过超效率数据包络分析法，可精准定位各火点救援所对应的产出对投入的比率，K值越大表示相对应火点的危险程度越高；藉此，可精准救援危险程度大的山火灾害以及实现从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
值得说明的是：本发明中，优选地，上述的各指标的具体计算可以依照电网的相关行业标准，当无可参照的具体考量标准时，可参考现有的相关技术(如背景技术部分所公开的各指标的具体量化方法)或根据用户的自定义进行计算，其核心在于进行比较的各火点的同一指标的计算方法是相同的，则不会对最终的分析结果产生大的偏差；下述不再赘述。
实施例2
与上述方法实施例相对应的，本实施例公开一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析系统。
本实施例系统包括：
第一处理单元，用于获取山火灾害的物理特征参数，计算相对应的归一化物理特征指数，得到第i个火点的火场面积指数Si、山火距告警线路距离指数Di、地形条件指数Gi、植被条件指数P、气象条件指数Mi；
第二处理单元，用于根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度指标，计算各山火火点的归一化电网影响特征指数，得到第i个火点负荷损失指数Li、电压裕度指数Ui、功角裕度指数Ai、频率裕度指数Fi；
第三处理单元，用于基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标K，计算公式如下：
Ki为第i个火点的综合评价指标；wi1为第i个火点的火场面积指数权重；wi2为第i个火点的山火距告警线路距离指数权重；wi3为第i个火点的地形条件指数权重；wi4为第i个火点的植被条件指数权重；wi5为第i个火点的气象条件指数权重；wi6为第i个火点的负荷损失指数权重；wi7为第i个火点的电压裕度指数权重；wi8为第i个火点的功角裕度指数权重；wi9为第i个火点的频率裕度指数权重；
上式中的各权重系数的计算公式如下：
式中，st.为约束条件的简称，n为山火火点总数；
第四处理单元，用于根据电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
可选地，第四处理单元的最优投放方案包括：精准救援危险程度大的山火灾害，其中，K值越大表示相对应火点的危险程度越高。
同理，本实施例系统具有以下有益效果：
综合山火灾害的多方面特征，客观量化计算山火灾害电网危险程度；具有简单、操作方便、实用性强等特点。具体根据各火点的火场面积指数、山火距告警线路距离指数、地形条件指数、植被条件指数、气象条件指数，以及受山火影响的线路故障时各火点负荷损失指数、电压裕度指数、功角裕度指数、频率裕度指数进行超效率数据包络分析；并基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标。其中，通过超效率数据包络分析法，可精准定位各火点救援所对应的产出对投入的比率，K值越大表示相对应火点的危险程度越高；藉此，可精准救援危险程度大的山火灾害以及实现从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法，其特征在于，包括：
获取山火灾害的物理特征参数，计算相对应的归一化物理特征指数，得到第i个火点的火场面积指数Si、山火距告警线路距离指数Di、地形条件指数Gi、植被条件指数P、气象条件指数Mi；
根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度指标，计算各山火火点的归一化电网影响特征指数，得到第i个火点负荷损失指数Li、电压裕度指数Ui、功角裕度指数Ai、频率裕度指数Fi；
基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标K，计算公式如下：
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Ki为第i个火点的综合评价指标；wi1为第i个火点的火场面积指数权重；wi2为第i个火点的山火距告警线路距离指数权重；wi3为第i个火点的地形条件指数权重；wi4为第i个火点的植被条件指数权重；wi5为第i个火点的气象条件指数权重；wi6为第i个火点的负荷损失指数权重；wi7为第i个火点的电压裕度指数权重；wi8为第i个火点的功角裕度指数权重；wi9为第i个火点的频率裕度指数权重；
上式中的各权重系数的计算公式如下：
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<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
<mn>...</mn>
<mo>,</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中，st.为约束条件的简称，n为山火火点总数；
根据所述电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
2.根据权利要求1所述的电网山火灾害危险程度超效率包络分析方法，其特征在于，所述最优投放方案包括：
精准救援危险程度大的山火灾害，其中，K值越大表示相对应火点的危险程度越高。
3.一种电网山火灾害危险程度超效率包络分析系统，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于获取山火灾害的物理特征参数，计算相对应的归一化物理特征指数，得到第i个火点的火场面积指数Si、山火距告警线路距离指数Di、地形条件指数Gi、植被条件指数P、气象条件指数Mi；
第二处理单元，用于根据受山火影响的线路故障时的负荷损失、电压裕度、功角裕度、频率裕度指标，计算各山火火点的归一化电网影响特征指数，得到第i个火点负荷损失指数Li、电压裕度指数Ui、功角裕度指数Ai、频率裕度指数Fi；
第三处理单元，用于基于超效率数据包络分析法，计算山火灾害的电网危险程度综合评价指标K，计算公式如下：
<mrow>
<msub>
<mi>K</mi>
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<mn>2</mn>
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<mrow>
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<mi>w</mi>
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<mn>6</mn>
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</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<msub>
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<mrow>
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<mn>1</mn>
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</msup>
<mo>+</mo>
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<mrow>
<mi>i</mi>
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</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<msub>
<mi>U</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>+</mo>
<msub>
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<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>8</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<msub>
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<mi>i</mi>
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<mrow>
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<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>+</mo>
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<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>9</mn>
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</msub>
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<msub>
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<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
Ki为第i个火点的综合评价指标；wi1为第i个火点的火场面积指数权重；wi2为第i个火点的山火距告警线路距离指数权重；wi3为第i个火点的地形条件指数权重；wi4为第i个火点的植被条件指数权重；wi5为第i个火点的气象条件指数权重；wi6为第i个火点的负荷损失指数权重；wi7为第i个火点的电压裕度指数权重；wi8为第i个火点的功角裕度指数权重；wi9为第i个火点的频率裕度指数权重；
上式中的各权重系数的计算公式如下：
<mrow>
<mi>max</mi>
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<msub>
<mi>K</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
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<mi>S</mi>
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</msub>
<mo>+</mo>
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<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>2</mn>
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<msub>
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<mi>i</mi>
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<mo>+</mo>
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<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>3</mn>
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<mi>G</mi>
<mi>i</mi>
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<mo>+</mo>
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<mi>i</mi>
<mn>4</mn>
</mrow>
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<mo>&CenterDot;</mo>
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<mo>+</mo>
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<mrow>
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<mn>5</mn>
</mrow>
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<msub>
<mi>M</mi>
<mi>i</mi>
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</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>6</mn>
</mrow>
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<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>i</mi>
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<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
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<mo>+</mo>
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<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>7</mn>
</mrow>
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<mo>&CenterDot;</mo>
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<mi>i</mi>
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<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>+</mo>
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<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>8</mn>
</mrow>
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<mo>&CenterDot;</mo>
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<msub>
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<mi>i</mi>
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<mo>+</mo>
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<mi>w</mi>
<mrow>
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<mrow>
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<mi>D</mi>
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<mrow>
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<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>4</mn>
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</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mi>P</mi>
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</msub>
<mo>+</mo>
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<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
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<mi>M</mi>
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<mi>i</mi>
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<mn>7</mn>
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<mo>&CenterDot;</mo>
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<mi>U</mi>
<mi>r</mi>
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<mrow>
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<mn>1</mn>
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<mo>+</mo>
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<mrow>
<mi>i</mi>
<mn>8</mn>
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<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
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<mo>+</mo>
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<mi>i</mi>
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<mo>&CenterDot;</mo>
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<mn>1</mn>
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<mo>,</mo>
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<mrow>
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<mn>3</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
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</mrow>
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</mtr>
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</mfenced>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中，st.为约束条件的简称，n为山火火点总数；
第四处理单元，用于根据所述电网危险程度综合评价指标K表征的各火点电网危险程度，从基于有限救援资源的众多投放方案中筛选出产出对投入最优的投放方案。
4.根据权利要求3所述的电网山火灾害危险程度超效率包络分析系统，其特征在于，所述第四处理单元的最优投放方案包括：
精准救援危险程度大的山火灾害，其中，K值越大表示相对应火点的危险程度越高。
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