CN116362631A - 一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线路安全分析评价领域,特别涉及一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统;包括电网分区模块、线路巡检模块、线路参数评价模块、线路环境获取模块、线路环境分析模块、线路存储数据库和线路风险评价模块。本发明通过将低压台区配电网输电线路划分成多个子线路,使得配电网输电线路存在问题的位置得到快速定位,该系统通过对配电网输电线路对应的地理环境判断其存在的风险类型以及程度,该系统通过将输电线路的采集参数细化为四个方面,并将输电线路的四个方面进行综合评价,进而全面的对输电线路运行时存在的隐患进行评价,并将评价进行具体数值化,便于检测人员直观的进行评价结果判断。
Description
技术领域
本发明涉及线路安全分析领域,特别涉及一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统。
背景技术
直流配电网在输送容量、可控性及提高供电质量、减小线路损耗、隔离交直流故障以及可再生能源灵活、便捷接入等方面具有比交流更好的性能,因为直流配电网应用越来越广泛,
但是直流配电网运行过程中存在着诸多的安全隐患,主要体现在杆塔、导地线、绝缘子等若干方面,加强对上述安全隐患的预防管理,争取将故障问题的发生概率降到最低,保证输配电线路的稳定安全运行,因此需要对风险隐患较大的直流配电网进行安全风险检测评价。
目前针对直流配电网进行安全风险检测评价一般采用人工操控无人机巡检的方式进行,无人机针对配电网线路进行拍摄分析,这种巡检方式存在的问题有:无法将直流配电网进行区域划分,使得故障点无法进行定位,进而增加后期修复难度,无人机巡检只能够对线路与导地线的状态进行巡检,无法针对该配电网的地理环境、线路参数进行整体评价,导致配电网的评价过于片面,无法完全反应出该配电网存在的具体问题。
发明内容
本发明解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,包括电网分区模块,用于将对象输电线路按照预设顺序划分成各子线路,并在各子线路区域内分别布设线路巡检模块,其中对象输电线路为需要进行安全风险监测的输电线路。
所述线路巡检模块用于对各子线路进行线路参数采集,线路参数包括导地线参数、杆塔参数、电力金具参数以及输电线路参数。
线路参数评价模块,用于根据各子线路采集的线路参数进行分析,进而得到各子线路的线路评价指数。
线路环境获取模块,用于获取各子线路对应的地理环境参数,地理环境参数包括地貌类型、地形参数、气候参数。
线路环境分析模块,用于根据各子线路对应的地理环境参数分析得到各子线路的风险类型以及对应的风险类型指数。
线路存储数据库,用于存储对应输电线路中线路、地理环境的各标准参数。
线路风险评价模块,用于根据各子线路的线路评价指数、各子线路的风险类型指数分析得到各子线路综合评价指数,筛选各子线路综合评价指数高于预设的子线路综合评价指数进行重点监测排查。
优选的,各子线路所述导地线参数包括导地线对地平均距离、导地线跨越距离、导地线接地电阻;
导地线参数的获取计算方式如下:第一步,通过各线路巡检模块对该子线路中导地线的距离进行测量,并得到各子线路导地线对地平均距离,并将其记为,i表示第i个子线路,i=1,2,…,h;通过测量各子线路中导地线与障碍物的垂直距离,同时提取各子线路中导地线的最大弧垂情况,计算得到各子线路中导地线与各障碍物的跨越距离,筛选各子线路中导地线对应最小的跨越距离,并将其记为/>;通过测量各子线路中导地线的接地电阻值,并将其记为/>;
第二步,通过接收各子线路导地线对地平均距离、各子线路中导地线对应最小的跨越距离、各子线路中导地线的接地电阻值,同时提取子线路的电压值对应的导地线对地标准距离、导地线与障碍物的标准垂直距离、导地线的最佳接地电阻值,进而计算得到各子线路的导地线参数,各子线路的导地线参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路导地线参数,、/>、/>分别表示子线路的电压值对应的导地线与地面的标准距离、导地线与障碍物的标准垂直距离、导地线的最佳接地电阻值,e表示常数,/>、/>、/>分别表示导地线对地平均距离、地线与各障碍物的最小跨越距离、导地线的接地电阻值的比例系数。
优选的,各子线路所述杆塔参数包括杆塔数量、杆塔与道路相对距离,杆塔参数的具体分析方式为:通过提取线路存储数据库中各子线路的模型,得到各子线路中杆塔的数量,m=/>,各子线路中第m个杆塔与道路的相对距离/>,m表示第m个杆塔;
通过提取子线路中杆塔的最佳布设数量、杆塔距离道路距离的风险参数,进而计算得到各子线路杆塔参数,各子线路杆塔参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路杆塔参数,/>表示杆塔的最佳布设数量,/>表示杆塔与道路之间的最佳距离,/>表示杆塔距离道路距离的风险参数,/>、/>分别杆塔数量、距离道路距离的比例系数参数。
优选的,各子线路所述电力金具参数包括电力绝缘子完整度、电力绝缘子清洁度;电力金具参数的具体分析方式为:通过各线路巡检模块对对应子线路进行巡检,进而得到各子线路中电力绝缘子的影像,通过将各子线路中电力绝缘子的影像与电力绝缘子的标准影像对比,分析各子线路中各电力绝缘子损坏所占的比例、各电力绝缘子杂物所占的比例,进而得到各子线路中各电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度,并分别记为、/>,k表示第k个电力绝缘子,k=1,2,…,p;根据各子线路中各电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度分析得到各子线路电力金具参数,各子线路电力金具参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路电力金具参数,b1、b2分别表示电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度比例系数参数。
优选的,各子线路所述输电线路参数包括输电线路张紧程度、输电线路完整度;输电线路参数的具体分析方式为:通过各线路巡检模块对对应子线路进行巡检,得到各子线路中线路的影像,通过影像分析得到各子线路中各导线的弧垂度,通过读取子线路中导线的标准弧垂度,进而将各子线路中各导线的弧垂度与子线路中导线的标准弧垂度进行比值得到各子线路中各导线的张紧比值,并将其记为,r表示第r个导线,r=1,2,…,t,将各子线路中各导线的张紧比值/>代入公式/>,得到各子线路输电线路张紧程度/>,其中/>表示子线路中导线的标准弧垂度;通过对各子线路进行巡检,进而得到各子线路中导线的损伤参数,并将其记为/>,其中S=S1或S2或S3或S4,S1、S2、S3、S4磨损面积、锈蚀面积、烧伤面积、断股数量,通过各子线路中导线的损伤参数分析得到各子线路输电线路完整度,并将其记为/>;将各子线路输电线路张紧程度、各子线路输电线路完整度带入到公式中得到各子线路输电线路参数,其中/>表示第i个子线路输电线路参数,q1、q2分别表示预设的输电线路张紧程度、输电线路完整度修正系数。
优选的,所述线路参数评价模块对应的具体分析方式为,将各子线路的导地线参数、杆塔参数、电力金具参数以及输电线路参数带入到公式中,得到各子线路的线路评价指数/>,其中X1、X2、X3、X4分别表示预设导地线参数、杆塔参数、电力金具参数、输电线路参数修正系数。
优选的,所述线路环境获取模块用于读取线路存储数据库中各子线路的地貌类型、地形参数、气候参数,将各子线路的地貌类型与预设的各地貌类型对应的风险类型影响权重进行对比,筛选得到各子线路对应地貌类型的风险类型影响权重,将其记为,将各子线路的地形参数、气候参数分别标记为/>、/>。
优选的,所述各子线路气候参数根据该子线路所在区域历史发生的灾害次数,以及各灾害的程度系数进行分析得出,各子线路气候参数的计算公式为,/>表示第i个子线路发生的自然灾害次数,/>表示第i个子线路发生的自然灾害对应的程度系数。
优选的,所述各子线路的风险类型以及对应的风险类型指数的对应分析方式为:通过各子线路的对应地貌类型的风险类型影响权重、地形参数、气候参数带入到公式,进而得到各子线路的风险类型指数/>,将各子线路的风险类型指数与预设的各风险类型对应的风险类型指数进行对比,筛选各子线路对应的风险类型,其中/>表示气候参数的补偿系数。
优选的,所述线路风险评价模块对应的分析方式为,将各子线路的风险类型指数、各子线路的线路评价指数带入到公式,进而得到各子线路综合评价指数/>,其中/>分别表示各子线路的风险类型指数、各子线路的线路评价指数的权重值。
本发明的有益效果在于:
一、本系统通过将直流配电网输电线路划分成多个子线路,使得配电网输电线路存在问题的位置得到快速定位,该系统通过对配电网输电线路对应的地理环境判断其存在的风险类型以及程度,该系统通过将输电线路的采集参数细化为四个方面,并将输电线路的四个方面进行综合评价,进而全面的对输电线路运行时存在的隐患进行评价,并将评价进行具体数值化,便于检测人员直观的进行评价结果判断。
二、本系统将输电线路的采集参数分为导地线参数、杆塔参数、电力金具参数以及输电线路参数,通过上述四个参数能够对输电线路本身存在的风险进行分析,增加线路风险分析的全面性。
三、本系统对输电线路的地貌类型、地形参数、气候参数分析得到相应的环境对输电线路的风险类型以及风险指数,从而更加客观分析线路当前可能处于的自然环境风险。
四、本系统通过各子线路的风险类型指数、各子线路的线路评价指数计算得到各子线路综合评价指数,通过各子线路综合评价指数能够对风险较大的子线路进行重点排查,增加线路排查的效率。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本系统各个模块的连接示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
参阅图1,一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,包括电网分区模块,用于将对象输电线路按照预设顺序划分成各子线路,并在各子线路区域内分别布设线路巡检模块,其中对象输电线路为需要进行安全风险监测的输电线路,本发明通过将输电线路划分成各个区域,进而便于定位每个区域的具体位置,便于后期对其进行监测与维护。
线路存储数据库,用于存储对应输电线路中线路的标准模型以及对应输电线路中线路、地理环境的各项标准参数。
所述线路巡检模块用于对各子线路进行线路参数采集,线路参数包括导地线参数、杆塔参数、电力金具参数以及输电线路参数,通过对上述参数的采集能够对输电线路本身进行全面的检测,进而对输电线路进行全面综合的监测。
各子线路所述导地线参数包括导地线对地平均距离、导地线跨越距离、导地线接地电阻;
导地线参数的获取计算方式如下:第一步,通过各线路巡检模块上的无人机巡航系统配合测距仪对该子线路中导地线的距离进行测量,并得到各子线路导地线对地平均距离,并将其记为,i表示第i个子线路,i=1,2,…,h;通过测量各子线路中导地线与障碍物的垂直距离,同时提取各子线路中导地线的最大弧垂情况,计算得到各子线路中导地线与各障碍物的跨越距离,子线路中导地线的最大弧垂情况是在导地线设置在铁塔上的弧垂程度,导地线进行安装设置时必须在一定的弧垂程度内,此时提取的各子线路中导地线的最大弧垂情况是各子线路设计的最大弧垂程度,筛选各子线路中导地线对应最小的跨越距离,并将其记为/>;通过各线路巡检模块上的电阻测试仪测量各子线路中导地线的接地电阻值,并将其记为/>;
第二步,通过接收各子线路导地线对地平均距离、各子线路中导地线对应最小的跨越距离、各子线路中导地线的接地电阻值,同时提取子线路的电压值对应的导地线对地标准距离、导地线与障碍物的标准垂直距离、导地线的最佳接地电阻值,进而计算得到各子线路的导地线参数,各子线路的导地线参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路导地线参数,、/>、/>分别表示子线路的电压值对应的导地线与地面的标准距离、导地线与障碍物的标准垂直距离、导地线的最佳接地电阻值,e表示常数,/>、/>、/>分别表示导地线对地平均距离、地线与各障碍物的最小跨越距离、导地线的接地电阻值的比例系数,需要说明的是,根据线路电压值的不同,导地线对地标准距离、导地线与障碍物的标准垂直距离会,本实施例通过对导地线对地平均距离、导地线跨越距离、导地线接地电阻进行分别采集,进行监测得到输电线路可能存在的隐患,并且能够对导地线路的耗能情况进行监测,防止输电线路的导地线在运行时存在安全与能耗高的隐患。
各子线路所述杆塔参数包括杆塔数量、杆塔与道路相对距离,杆塔参数的具体分析方式为:通过提取线路存储数据库中各子线路的模型,得到各子线路中杆塔的数量,m=/>,各子线路中第m个杆塔与道路的相对距离/>,m表示第m个杆塔;
通过提取子线路中杆塔的最佳布设数量、杆塔距离道路距离的风险参数,进而计算得到各子线路杆塔参数,各子线路杆塔参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路杆塔参数,/>表示杆塔的最佳布设数量,/>表示杆塔与道路之间的最佳距离,/>表示杆塔距离道路距离的风险参数,/>、/>分别杆塔数量、距离道路距离的比例系数参数,由于杆塔的数量越多,其本身存在的安全隐患就会增加,且杆塔布置的越是靠近道路,也会存在相应的风险,从而本实施例中通过将杆塔的布设数量与距离道路的距离进行分析,得到杆塔布设的相应风险参数。
各子线路所述电力金具参数包括电力绝缘子完整度、电力绝缘子清洁度;电力金具参数的具体分析方式为:通过各线路巡检模块上的无人机拍摄端对对应子线路进行巡检,进而得到各子线路中电力绝缘子的影像,通过将各子线路中电力绝缘子的影像与电力绝缘子的标准影像对比,分析各子线路中各电力绝缘子损坏所占的比例、各电力绝缘子杂物所占的比例,进而得到各子线路中各电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度,并分别记为、/>,k表示第k个电力绝缘子,k=1,2,…,p;根据各子线路中各电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度分析得到各子线路电力金具参数,各子线路电力金具参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路电力金具参数,b1、b2分别表示电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度比例系数参数,电力金具的完整性与清洁度均会影响其使用性能以及安全性能,从而对电力金具的相应监测能够分析电力金具对输电线路的影响情况。
各子线路所述输电线路参数包括输电线路张紧程度、输电线路完整度;输电线路参数的具体分析方式为:通过各线路巡检模块上的无人机拍摄端对对应子线路进行巡检,得到各子线路中线路的影像,通过影像分析得到各子线路中各导线的弧垂度,通过读取子线路中导线的标准弧垂度,进而将各子线路中各导线的弧垂度与子线路中导线的标准弧垂度进行比值得到各子线路中各导线的张紧比值,并将其记为,r表示第r个导线,r=1,2,…,t,将各子线路中各导线的张紧比值/>代入公式/>,得到各子线路输电线路张紧程度/>,其中/>表示子线路中导线的标准弧垂度;通过对各子线路进行巡检,进而得到各子线路中导线的损伤参数,并将其记为/>,其中S=S1或S2或S3或S4,S1、S2、S3、S4磨损面积、锈蚀面积、烧伤面积、断股数量,通过各子线路中导线的损伤参数分析得到各子线路输电线路完整度,并将其记为/>;将各子线路输电线路张紧程度、各子线路输电线路完整度带入到公式/>中得到各子线路输电线路参数,其中/>表示第i个子线路输电线路参数,q1、q2分别表示预设的输电线路张紧程度、输电线路完整度修正系数,输电线路的张紧程度能够分析输电线路的能耗情况,输电线路的完成度能够得到该子线路是否存在磨损、锈蚀、烧伤、断股的情况。
线路参数评价模块,用于根据各子线路采集的线路参数进行分析,进而得到各子线路的线路评价指数。
所述线路参数评价模块对应的具体分析方式为,将各子线路的导地线参数、杆塔参数、电力金具参数以及输电线路参数带入到公式中,得到各子线路的线路评价指数/>,其中X1、X2、X3、X4分别表示预设导地线参数、杆塔参数、电力金具参数、输电线路参数修正系数,通过对各子线路的线路评价指数进行分析计算,能够得到线路本身存在的安全隐患情况。
线路环境获取模块,用于获取各子线路对应的地理环境参数,地理环境参数包括地貌类型、地形参数、气候参数。
所述线路环境获取模块用于读取线路存储数据库中各子线路的地貌类型、地形参数、气候参数,将各子线路的地貌类型与预设的各地貌类型对应的风险类型影响权重进行对比,筛选得到各子线路对应地貌类型的风险类型影响权重,将其记为,其中,u1、u2、u3、u4分别表示森林、水域、土地、沙地对应的风险类型影响权重,将各子线路的地形参数、气候参数分别标记为/>、/>,其中/>的计算方式为:通过提取各子线路的地形参数,筛选各子线路的高度高于该子线路平均高度的面积与各子线路的高度低于该子线路平均高度的面积,并分别记为突出面积与凹陷面积,将各子线路所占的总面积除以突出面积与凹陷面积之和,之后再将上述得出的数值乘以预设的地形参数比例系数,进而得到各子线路的地形参数,本实施例对子线路所处的环境进而得到该子线路可能存在的地质灾害情况。
所述各子线路气候参数根据该子线路所在区域历史发生的灾害次数,以及各灾害的程度系数进行分析得出,各子线路气候参数的计算公式为,/>表示第i个子线路发生的自然灾害次数,/>表示第i个子线路发生的自然灾害对应的程度系数,各子线路气候参数能够反应该子线路历史发生灾害的次数以及相应程度。
线路环境分析模块,用于根据各子线路对应的地理环境参数分析得到各子线路的风险类型以及对应的风险类型指数。
所述各子线路的风险类型以及对应的风险类型指数的对应分析方式为:通过各子线路的对应地貌类型的风险类型影响权重、地形参数、气候参数带入到公式,进而得到各子线路的风险类型指数/>,将各子线路的风险类型指数与预设的各风险类型对应的风险类型指数进行对比,筛选各子线路对应的风险类型,其中/>表示气候参数的补偿系数,通过各子线路的风险类型指数能够判断该子线路可能处于的地质灾害类型和风险指数。
线路风险评价模块,用于根据各子线路的线路评价指数、各子线路的风险类型指数分析得到各子线路综合评价指数。
所述线路风险评价模块对应的分析方式为,将各子线路的风险类型指数、各子线路的线路评价指数带入到公式,进而得到各子线路综合评价指数,其中/>分别表示各子线路的风险类型指数、各子线路的线路评价指数的权重值,筛选各子线路综合评价指数高于预设的子线路综合评价指数进行重点监测排查。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,仍涵盖在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,其特征在于,包括电网分区模块,用于将对象输电线路按照预设顺序划分成各子线路,并在各子线路区域内分别布设线路巡检模块,其中对象输电线路为需要进行安全风险监测的输电线路;
所述线路巡检模块用于对各子线路进行线路参数采集,线路参数包括导地线参数、杆塔参数、电力金具参数以及输电线路参数;
线路参数评价模块,用于根据各子线路采集的线路参数进行分析,进而得到各子线路的线路评价指数;
线路环境获取模块,用于获取各子线路对应的地理环境参数,地理环境参数包括地貌类型、地形参数、气候参数;
线路环境分析模块,用于根据各子线路对应的地理环境参数分析得到各子线路的风险类型以及对应的风险类型指数;
线路存储数据库,用于存储对应输电线路中线路、地理环境的各标准参数;
线路风险评价模块,用于根据各子线路的线路评价指数、各子线路的风险类型指数分析得到各子线路综合评价指数,筛选各子线路综合评价指数高于预设的子线路综合评价指数进行重点监测排查。
2.根据权利要求1所述一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,其特征在于,各子线路所述导地线参数包括导地线对地平均距离、导地线跨越距离、导地线接地电阻;
导地线参数的获取计算方式如下:第一步,通过各线路巡检模块对该子线路中导地线的距离进行测量,并得到各子线路导地线对地平均距离,并将其记为,i表示第i个子线路,i=1,2,…,h;通过测量各子线路中导地线与障碍物的垂直距离,同时提取各子线路中导地线的最大弧垂情况,计算得到各子线路中导地线与各障碍物的跨越距离,筛选各子线路中导地线对应最小的跨越距离,并将其记为/>;通过测量各子线路中导地线的接地电阻值,并将其记为/>;
3.根据权利要求1所述一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,其特征在于,各子线路所述杆塔参数包括杆塔数量、杆塔与道路相对距离,杆塔参数的具体分析方式为:通过提取线路存储数据库中各子线路的模型,得到各子线路中杆塔的数量,m=,各子线路中第m个杆塔与道路的相对距离/>,m表示第m个杆塔;
4.根据权利要求1所述一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,其特征在于,各子线路所述电力金具参数包括电力绝缘子完整度、电力绝缘子清洁度;电力金具参数的具体分析方式为:通过各线路巡检模块对对应子线路进行巡检,进而得到各子线路中电力绝缘子的影像,通过将各子线路中电力绝缘子的影像与电力绝缘子的标准影像对比,分析各子线路中各电力绝缘子损坏所占的比例、各电力绝缘子杂物所占的比例,进而得到各子线路中各电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度,并分别记为、/>,k表示第k个电力绝缘子,k=1,2,…,p;根据各子线路中各电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度分析得到各子线路电力金具参数,各子线路电力金具参数的计算公式为,其中/>表示第i个子线路电力金具参数,b1、b2分别表示电力绝缘子的完整度、电力绝缘子清洁度比例系数参数。
5.根据权利要求1所述一种基于大数据的直流配电网运行安全性评价系统,其特征在于,各子线路所述输电线路参数包括输电线路张紧程度、输电线路完整度;输电线路参数的具体分析方式为:通过各线路巡检模块对对应子线路进行巡检,得到各子线路中线路的影像,通过影像分析得到各子线路中各导线的弧垂度,通过读取子线路中导线的标准弧垂度,进而将各子线路中各导线的弧垂度与子线路中导线的标准弧垂度进行比值得到各子线路中各导线的张紧比值,并将其记为,r表示第r个导线,r=1,2,…,t,将各子线路中各导线的张紧比值/>代入公式/>,得到各子线路输电线路张紧程度/>,其中/>表示子线路中导线的标准弧垂度;通过对各子线路进行巡检,进而得到各子线路中导线的损伤参数,并将其记为/>,其中S=S1或S2或S3或S4,S1、S2、S3、S4磨损面积、锈蚀面积、烧伤面积、断股数量,通过各子线路中导线的损伤参数分析得到各子线路输电线路完整度,并将其记为/>;将各子线路输电线路张紧程度、各子线路输电线路完整度带入到公式中得到各子线路输电线路参数,其中/>表示第i个子线路输电线路参数,q1、q2分别表示预设的输电线路张紧程度、输电线路完整度修正系数。
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