CN113092932A - 一种电网线路山火故障快速预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网线路山火故障预警方法，首先基于对历史山火事件的统计分析结果建立基于历史数据时空分布的概率模型，该概率随时间、地区动态变化；再梳理出各区域各电压等级线路的特征信号，人工方式关联特征信号、山火线路和线路两侧厂站，建立起关联关系模型；最后基于历史数据的时空分布模型得到的动态概率值布尔量与信号识别布尔量进行逻辑“与”判断，如果都为“真”，则视为达到预警条件，则触线路发山故障诊断结果预警。
Description
技术领域
本发明属于电网输电线防山火技术领域，更为具体地讲，涉及一种电网线路山火故障快速预警方法。
背景技术
由于输电线路大多架设在野外，运行环境复杂多变，易受雷电、山火、冰灾等灾害性天气影响而发生故障。特别是山火，随着电网的不断发展，输电线路常常跨越植被茂盛的山区，线路走廊附近大范围山火灾害时有发生，山火灾害大范围爆发时，往往会对多条线路产生威胁，对于负载较重的潮流断面，线路因山火跳闸后可能引发连锁跳闸事故，从而导致电网大规模停电。
鉴于近年来数次山火都对电网安全稳定运行造成了严重威胁，而目前所采用的：人员驻点巡视耗费人力、物力和财力，且巡视范围受限；基于卫星图像识别的手段限于气象干扰、分辨率低、卫星绕地周期等原因不能及时发现火情；加装烟雾传感装置、红外摄像头等大大增加了开支，且偏远地区这些装置的运维也很难实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电网线路山火故障快速预警方法，以跨林区、草场线路为对象，通过建立基于时空数据和知识驱动的电网线路山火概率预测模型，实现线路山火预警。
为实现上述发明目的，本发明一种电网线路山火故障快速预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、以年为单位，统计各地区电网线路山火的历史数据，包含山火地区、发现时间、结束时间、山火线路、电压等级、线路两侧厂站；
(2)、建立基于历史数据时空分布的概率模型；
(2.1)、根据山火地区和发现时间统计各地区在各月的山火分布次数Xmi，i∈[1,12]代表一年中12个月；
(2.2)、根据山火地区和发现时间统计各地区在每小时的山火分布次数Xhj，j∈[1,24]代表一天中24小时；
(2.3)、建立各地区山火的时空分布概率模型：
其中，λ1、λ2为扩大系数；
(3)、基于时空分布概率模型输出动态概率预警值布尔量；
(3.1)、设置预警值PAlarm；
(3.2)、当各地区山火的时空分布概率P大于预警值PAlarm时，则输出布尔量bool为1，否则输出布尔量bool为0；
(4)、梳理出各区域各电压等级线路的特征信号；
(4.1)、基于专家经验，根据电力系统运行机理，梳理出可能触发山火的疑似告警信号，记为Tk，k＝1,2,…,n，n表示可能触发山火的疑似告警信号的总条数；
(4.2)、基于山火的发现时间和结束时间，设置关联时间段为：山火开始时间前T小时至山火结束时；设置关联间隔时间段为：山火发现时间的前h天，山火结束时间的后h天；
(4.3)、分电压等级统计关联时间段内出现疑似告警信号的条数；同时分电压等级统计关联间隔时间段出现疑似告警信号的条数；
(4.4)、分电压等级判断关联时间段内出现疑似告警信号的条数是否都大于关联间隔时间段出现疑似告警信号的条数，如果都大于，则将关联时间段内出现疑似告警信号作为特征信号，梳理出各区域各电压等级线路的特征信号；
(5)、建立关联关系模型；
人工方式关联特征信号、山火线路和线路两侧厂站，建立起关联关系模型；
(6)、电网线路山火故障预警；
(6.1)、将关联关系模型中各线路按照电压等级循环监测特征信号，当监测到特征信号时，则该线路输出布尔量bool为1，否则输出布尔量bool为0；
(6.2)、当某一山火线路输出布尔量bool为1，且动态概率预警值布尔量输出也为1时，则该条线路发送山火预警。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明一种电网线路山火故障预警方法，首先基于对历史山火事件的统计分析结果建立基于历史数据时空分布的概率模型，该概率随时间、地区动态变化；再梳理出各区域各电压等级线路的特征信号，人工方式关联特征信号、山火线路和线路两侧厂站，建立起关联关系模型；最后基于历史数据的时空分布模型得到的动态概率值布尔量与信号识别布尔量进行逻辑“与”判断，如果都为“真”，则视为达到预警条件，则触线路发山故障诊断结果预警。这样解决了人员驻点费时费力、卫星识别易受干扰、加装传感视频设备增大开支等问题，能够作为现有山火防治措施的有力补充。
附图说明
图1是本发明一种电网线路山火故障快速预警方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明一种电网线路山火故障快速预警方法流程图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种电网线路山火故障快速预警方法，包括以下步骤：
S1、以年为单位，统计A、B、C地区电网线路山火的历史数据，包含山火地区、发现时间、结束时间、山火线路、电压等级、线路两侧厂站；
S2、建立基于历史数据时空分布的概率模型；
S2.1、根据山火地区和发现时间统计各地区在各月的山火分布次数Xmi，i∈[1,12]代表一年中12个月；
表1是山火历史数据的月份分布；
表1
在本实施例中，如表1所示，得到A、B、C地区在各月的山火分布次数：
A地区：Xmi(1≤i≤12)
B地区：Ymi(1≤i≤12)
C地区：Zmi(1≤i≤12)
S2.2、根据山火地区和发现时间统计各地区在每小时的山火分布次数Xhj，j∈[1,24]代表一天中24小时；
表2是山火历史数据的小时分布；
表2
在本实施例中，如表2所示，得到各地区在每小时的山火分布次数：
A地区：Xhj(1≤j≤24)
B地区：Yhj(1≤j≤24)
C地区：Zhj(1≤j≤24)
S2.3、建立A、B、C地区山火的时空分布概率模型：
A地区：
B地区：
C地区：
为避免0到1之间的概率值相乘之后结果太小，不便于判断和观测，因此设置扩大系数，扩大系数λ1、λ2默认为100。
S3、基于时空分布概率模型输出动态概率预警值布尔量；
S3.1、设置预警值PAlarm＝100；
S3.2、当各地区山火的时空分布概率P大于预警值PAlarm时，则输出布尔量bool为1，否则输出布尔量bool为0，具体公式为：
P≥PAlarm→bool:1
P＜PAlarm→bool:0
如图1所示，当一组数据判断完成后，然后返回进行下一组数据的判断处理，并依次循环；
S4、梳理出各区域各电压等级线路的特征信号；
S4.1、基于专家经验，根据电力系统运行机理，梳理出可能触发山火的疑似告警信号，记为Tk，k＝1,2,…,n，n表示可能触发山火的疑似告警信号的总条数；
在本实施例中，山火高温燃烧造成热空气电游离，发生热游离的空气随着山火形成的对流柱及烟尘向上方的导线升腾，使绝缘降低，造成空气间隙被击穿，除此之外，火灾导致的烟尘可完全包络特高压导线，引起输电线路相间间隙和相对地间隙电场畸变，因此触发相关告警信号，归纳如表3所示。
表3是可能触发山火的疑似告警信号；
| 序号 | 疑似告警信号名称 |
| T1 | 故障录波启动信号 |
| T2 | 电压越限信号 |
| T3 | 消谐装置动作信号 |
| T4 | 行波测距启动 |
| T5 | 接地告警信号 |
| T6 | 距离保护启动 |
| T7 | 装置异常、零序相关告警 |
| T8 | 事故分闸 |
| Tn | …… |
表3
上述信号根据不同电压等级线路、不同区域的设备配置特征会有所差异，因此需要按照如下过程选取特征明显的疑似告警信号作为特征信号；
S4.2、基于山火的发现时间和结束时间，设置关联时间段为：山火开始时间前5小时至山火结束时；设置关联间隔时间段为：山火发现时间的前2天，山火结束时间的后2天；
S4.3、分电压等级统计关联时间段内出现疑似告警信号的条数；同时分电压等级统计关联间隔时间段出现疑似告警信号的条数；
S4.4、分电压等级判断关联时间段内出现疑似告警信号的条数是否都大于关联间隔时间段出现疑似告警信号的条数，如果都大于，则将关联时间段内出现疑似告警信号作为特征信号，梳理出各区域各电压等级线路的特征信号；
S5、建立关联关系模型；
人工方式关联特征信号、山火线路和线路两侧厂站，建立起关联关系模型；
在本实施例中，在实践过程中发现调控主站的信号存在诸多不规范的问题，会导致诊断结果偏差较大。因此，为保证信号的正确性，需要根据跨林区、草原线路、梳理所涉及厂站的相关信号与相关的特征信号建立关联关系模型，如表4所示。
表4是关联关系模型；
表4
这样建立起各个地区所有跨林区、草原线路的特征信号、线路、站点关联关系模型。
S6、电网线路山火故障预警；
S6.1、将关联关系模型中各线路按照电压等级循环监测特征信号，当监测到特征信号时，则该线路输出布尔量bool为1，否则输出布尔量bool为0，具体公式为：
循环监测到特征信号Ti→bool:1
未监测到特征信号Ti→bool:0
S6.2、当某一山火线路输出布尔量bool为1，且动态概率预警值布尔量输出也为1时，则该条线路发送山火预警。如图1所示，当一组数据判断完成后，然后返回进行下一组数据的判断处理，并依次循环；即：
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (1)
1.一种电网线路山火故障快速预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、以年为单位，按时间、空间维度分类统计各地区电网线路山火的历史数据，包含山火地区、发现时间、结束时间、山火线路、电压等级、线路两侧厂站；
(2)、建立基基于历史数据时空分布的概率模型；
(2.1)、根据山火地区和发现时间统计各地区在各月的山火分布次数Xmi，i∈[1,12]代表一年中12个月；
(2.2)、根据山火地区和发现时间统计各地区在每小时的山火分布次数Xhj，j∈[1,24]代表一天中24小时；
(2.3)、建立各地区山火的时空分布概率模型：
其中，λ1、λ2为扩大系数；
(3)、基于时空分布概率模型输出动态概率预警值布尔量；
(3.1)、设置预警值PAlarm；
(3.2)、当各地区山火的时空分布概率P大于预警值PAlarm时，则输出布尔量bool为1，否则输出布尔量bool为0；
(4)、梳理出各区域各电压等级线路的特征信号；
(4.1)、基于专家经验，根据电力系统运行机理，梳理出可能触发山火的疑似告警信号，记为Tk，k＝1,2,…,n，n表示可能触发山火的疑似告警信号的总条数；
(4.2)、基于山火的发现时间和结束时间，设置关联时间段为：山火开始时间前T小时至山火结束时；设置关联间隔时间段为：山火发现时间的前h天，山火结束时间的后h天；
(4.3)、分电压等级统计关联时间段内出现疑似告警信号的条数；同时分电压等级统计关联间隔时间段出现疑似告警信号的条数；
(4.4)、分电压等级判断关联时间段内出现疑似告警信号的条数是否都大于关联间隔时间段出现疑似告警信号的条数，如果都大于，则将关联时间段内出现疑似告警信号作为特征信号，梳理出各区域各电压等级线路的特征信号；
(5)、建立关联关系模型；
人工方式关联特征信号、山火线路和线路两侧厂站，建立起关联关系模型；
(6)、电网线路山火故障预警；
(6.1)、将关联关系模型中各线路按照电压等级循环监测特征信号，当监测到特征信号时，则该线路输出布尔量bool为1，否则输出布尔量bool为0；
(6.2)、当某一山火线路输出布尔量bool为1，且动态概率预警值布尔量输出也为1时，则该条线路发送山火预警。
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