基于数值天气预报结果的输电线路舞动预测

利用多数据源数据处理技术,通过精细的区域数值预报系统和动力降尺度技术得到河南省未来3天1 km分辨率的逐小时气象要素预报,对输电线路周边气象要素预报场统计订正,并以此为基础建立输电线路舞动预测模型,可大大提高输电线路舞动预测准确率,形成更为精细准确的舞动预测结果,便于电力部门开展不同时间尺度的输电线路舞动预警工作。     

输电线路风灾防御的现状与对策

强风暴是对输电线路威胁最大的自然灾害之一.回顾了近年来世界各国的输电线路在强风灾害下的运行状况,特别是我国输电线路的主要风致灾害状况.重点介绍了台风、飑线风、龙卷风等强风暴下输电线路所受的影响以及输电塔倒塌等情况.近年的风灾数据昭示,开展我国输电线路强风灾害的研究和风险评估工作、改进输电塔的抗风设计,是提高输电线路风灾防御能力的关键.     

基于多因素修正的台风灾害下输电线路失效预测方法

台风灾害是导致沿海地区输电线路倒塔(杆)、断线等线路损毁的主要原因之一。为了提高电网抵御台风的能力,进行台风灾害下输电线路失效预测具有重要意义。为此文中将输电线路看做由杆塔和线路共同组成的塔线系统,提出了一种基于多因素修正的台风灾害下输电线路塔线系统的失效预测方法。该方法结合传统的风荷载受力模型以及多因素分析的数据挖掘技术,分为基于模型驱动和基于数据驱动2个部分。模型驱动部分考虑杆塔和输电线路实际风荷载及设计风荷载的物理力学模型;数据驱动部分考虑电网信息、气象信息、地理信息等多因素信息,通过对历次台风灾害下的样本数据进行数据挖掘分析,结合当前预测信息,求取修正系数对模型驱动结果加以修正,进而获得输电线路塔线系统的综合失效概率,并对其进行可视化处理。最后通过算例分析验证了所提方法的科学性及有效性。     

输电线路主要环境灾害防御关键技术研究与应用

<正>针对云南电网输电线路环境灾害防御方面存在的问题,本项目针对云南省区域内冰冻灾害的特点、雷电灾害特点及对电网影响的特性开展研究。通过对输电线路所在区域覆冰气象因素的分析,利用线性回归方法建立基于气象的输电线路覆冰预警方程,在气象凝冻趋势预报的基础上,为输电线路覆冰提供了一种中尺度的基于气象的覆冰预警方法,根据预报结果,运行维护人员可提前进行输电线路的防冰抗冰工作准备,最大限度降低输电线路覆冰带来的危害。为了解决冰冻     

基于气象参数的输电线路电气可靠性实时评估与预警系统设计与研发

输电线路的运行状态与所处的气象环境密切相关,为进一步提升输电线路自然灾害风险的在线管控能力,研发了一套基于气象参数的输电线路电气可靠性实时评估与预警系统。依据传统的输电线路覆冰增长、动态积污、雷暴预测以及风偏角计算模型,从气象部门引入定制化的实况监测、数值预报等气象参数,采用WorldWind三维地理信息框架和Web Service接口服务技术,实现输电线路冰闪、污闪、雷击以及风偏闪络风险的评估与预警。该系统已针对部分线路线开展了试点应用,输出的评估与预警结果与实际运行情况基本吻合,对于实时掌握线路运行环境以及在灾害来临前采取紧急应对措施具有十分重要的意义。     

基于KNN-SVM算法的输电线路杆塔雷击预警模型

输电线路杆塔雷击预警对保障电力系统安全运行具有重要意义。针对历史雷击监测数据中存在的重复性、交错性、多噪声等问题,提出了一种基于K近邻(k-nearest neighbor,KNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)相融合的输电线路杆塔雷击预警模型。首先选取微气象、微地形及输电线路杆塔本体信息等全景数据作为输入变量,并通过K近邻算法对训练样本进行有效约简,然后利用支持向量机分类器搭建输电线路杆塔雷击预警模型,最后通过实际监测数据进行算例分析。结果表明,所提KNN-SVM预警模型相比于SVM具有更好的分类准确率和训练速度。运用该模型可有效地对输电线路杆塔雷击进行预警。     

华东电网500 kV任上5237线飑线风致倒塔事故调查分析

强风暴是对输电线路威胁最大的一种自然灾害,强风暴导致的高压输电线路和输电塔破坏的事故时有发生。作者首先介绍了华东电网500 kV任上5237线飑线风致10基输电塔连续倒塔事故的现场调查结果,按照输电塔倒塔的严重程度对杆塔进行了分类;分析了飑线风的破坏特性及其对输电线路的危害。对输电塔倒塔的原因进行初步分析后认为: 特大飑线风是造成这次输电塔倒塔的主要原因;输电塔抗风设计规程中横隔面的布置数量不足,导线与输电塔之间的风动力耦联作用也不容忽略。     

基于聚类算法的电网覆冰灾害分级预警模型研究

对电网覆冰灾害进行了分级预警模型的研究,采用图像检测法测得输电线路覆冰厚度的实时数据,以此为约束条件,采用聚类算法计算出输电线路的综合覆冰厚度,针对不同的覆冰厚度,对覆冰灾害进行了等级划分,并发出相应等级的预警信号。通过对某220 k V架空输电线路覆冰厚度数据的实时监测,验证了该预警模型的有效性。电网覆冰灾害分级预警模型的建立,使覆冰灾害预警更为准确、有效,且节约线路维护检修成本,为高压输电线路状态评估、安全性评价等工作提供参考依据。     

基于 ViB e 检测的输电线路防外力破坏预警模型

根据近年电网的数据统计,机械车辆碰线、漂浮物缠绕和人为破坏等外力因素已成为输电线路跳闸事故的主要原因。为了有效应对此类故障隐患,设计构建BP神经网络输电线路防外力破坏预警模型,对安装于线路终端实时获取的监测图像进行预警等级分类。考虑输电线路通道内危险物通常为移动目标,本文对常用目标识别方法支持向量机(SVM)分类器引入ViBe移动侦测算法确定目标区域,提高模型的图像识别速度以满足线路预警的实时性要求。为解决传统危险预警判断依据单一导致准确率不高的问题,提出将危险物大小、危险物类型、目标最大作业高度和输电线路电压等级共同作为BP网络模型输入,通过引入多个影响因子提高模型可靠性。收集各地区电力公司发布的输电线路外力破坏案例数据作为训练样本,利用tensorflow建立输电线路防外力破坏BP神经网络预警模型,通过现场图片试验验证,方法预警准确,具有很高的应用价值。     

架空输电线路覆冰厚度预测技术研究

通过统计和分析历年输电线路覆冰案例,根据气象和地理规律,提出一种基于气象信息的输电线路覆冰厚度预测方法。利用气象模式预报资料、气象台站观测资料和地形地貌信息,对冷空气中心路径预报,并通过覆冰气象地理模型预报未来一段时间出现覆冰的区域和线路,给出输电线路覆冰厚度预报值。另外采用高精度的地理信息资料订正冰厚,实现输电线路覆冰厚度预报。系统在湖北电网部署以来,多次准确预报了覆冰发生区域和输电线路冰厚,为线路运维人员防灾应急处置争取了宝贵时间。经实际验证,本方法预测输电线路覆冰厚度准确度高、实用性强,具有推广价值,同时也为开发输电线路舞动、雷电等灾害预报系统积累了经验。     

一种计及微地形修正的输电线台风风险预警方法

台风过境时,较大的风力往往会引发风偏放电、断线、倒塔等事故,是对沿海地区电网安全可靠运行威胁最大的自然灾害之一。由于台风灾害的高风险性,建立台风预警体系能更经济有效的提升电网抵御台风灾害的能力。现有的电网台风风险预警方法直接使用气象局提供的区域性预测风速,并未考虑具体线路所处的微地形环境对风速的影响,易出现漏警以及虚警。因此,提出一种计及微地形影响的输电线台风风险预警方法。该方法把预警区域按经纬度划分为0.01°×0.01°的网格,将网格内的输电设备与网格微气象、微地形信息关联,建立了输电线微地形条件下的风速修正系数计算方法,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警。实例验证了方法的可行性和有效性。     

基于随机风场概率加权的台风灾害下输电线路损毁预警

为解决台风灾害下输电线路损毁预测精度和数据利用率低的问题,建立了基于随机风场概率加权的输电线路损毁概率预测混合模型。该模型综合考虑了气象、微地形、杆塔运行和实时损毁等空间多源异构信息的融合。首先,使用极值Ⅰ型概率分布进行阵风的风值模拟,通过柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫假设检验证明了其具有较高的精度;其次,利用蒙特卡洛法实现了随机风场的概率生成;最后,利用随机森林法预测每个风场下的线路损毁概率,实现了基于随机风场概率加权的输电线路损毁概率预测,该预测结果可为电力部门提供有效的预警决策支持。以台风"山竹"为实例,验证了所提基于随机风场概率加权的输电线路损毁概率预测混合模型的科学性及有效性。     

输电线路大风停运概率计算方法

如何进行大风故障预警及停运概率的准确计算,对于提高电力系统预防风偏闪络和断线停运的能力具有积极意义。基于绝缘子风偏计算模型和极端风速的g-h分布模型,提出了电网大风停运概率计算的新方法。该方法首先通过绝缘子风偏模型计算风偏角和最小空气间隙,并建立了小空气间隙和风偏故障概率的线性函数关系;进而提出基于g-h分布的大风灾害下电力线路的断线概率计算方法。安徽电网的实际数据的计算结果证明了方法的有效性。因此建立有效的风偏计算模型和大风分布模型对预防大风停运具有重要作用。     

基于区块链技术的电网灾害预警决策系统

为了进行电网自然灾害风险预警,减少自然灾害对电网的影响,研究了基于区块链(block chain,BC)技术的电网灾害预警决策系统。首先,根据电网与自然灾害之间的耦合作用关系,挖掘电网智能设备采集数据及自然气象等信息资源,搭建了区块链支持的电网灾害预警决策系统的总体架构。然后,以电网冰灾为例,根据气象预报和微地形等信息,利用模型预测控制(model prediction control,MPC)算法修正了电网输电线路覆冰模型,建立了由线路覆冰过重、舞动以及绝缘子闪络引发的线路故障概率模型。最后,通过MPC算法求解输电线路覆冰预警模型,实现了线路故障预警。以某市西北部和中部几条220kV线路为例进行覆冰预测分析,验证了提出的基于区块链的电网灾害预警决策系统对覆冰厚度进行预测的可行性和有效性。     

基于改进模糊层次综合评判法的输电线路舞动预警

输电线路舞动严重影响电网的安全运行。文中从造成输电线路舞动的影响因素出发,将模糊数学理论运用到输电线路舞动预警研究中,构建基于改进模糊层次综合评判法的输电线路舞动预警模型。文中首先筛选出垂直风速、雨量、相对湿度、气温、导线张力5个主要影响指标,构建预警评判因素集以及Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅰ级4种评判目标集。然后,将监测数据代入模型计算,根据模糊综合评判结果发布预警信息,为工作人员感知线路风险、做好防灾准备提供指引。最后,开发基于ArcGIS Engine的输电线路舞动预警辅助决策系统,可视化展示预警信息,并选取实际线路数据验证所提方法的有效性,结果表明所提预警方法与技术可为输电线路安全运行提供决策支撑。     

基于分布式光纤的电网台风灾害预警方法研究

台风引发输电线路不同程度的运行故障,其根本原因在于风荷载的影响。因此为了保证电网的安全稳定运行,文中介绍了一种基于分布式光纤测风技术,提出了一种电网台风灾害实时预警方法。通过分布式监测设备得到的风速计算出实时风荷载,综合考虑线路在大风持续下带来的损耗不一、自身运行状态、运维遗留问题等三方面因素,动态修正设计风荷载,并与实时风荷载建立相应判据,发布对应的预警信息以及损耗排序,指导电网人员首选大风险或潜在风险档距进行巡检,避免盲目的同时大大减少工作量,将台风灾害损失降到最低。     

基于天气雷达数据的强对流天气下输电线风偏放电预警方法

夏季多发的强对流天气引起的高频次、大范围的输电线路风偏放电事故是电网"迎峰度夏"面临的主要威胁之一。天气雷达是预测强对流天气的有效工具,在气象与电力行业的融合日益紧密的背景下,提出了一种基于天气雷达数据的强对流天气下输电线路风偏放电预警方法。基于天气雷达对强对流的监测数据,采用两层支持向量机构建了强对流大风预测模型,实现对强对流大风风力的三级预测;根据绝缘子串发生风偏时的几何模型,推导了风偏临界风速与输电线路自身参数的关系;结合风力预测结果和输电线路的风偏临界风速,计算风偏放电概率并发布相应等级的预警。通过算例验证了所提方法的可行性和准确性。     

冰风暴灾害下输电线路故障概率预测

针对冰风暴灾害下输电线路运行故障问题,提出了基于极端学习机和Copula函数的断线倒塔概率预测模型。该模型运用广义极值分布刻画冰风暴灾害下冻雨量、风速、输电线和铁塔冰、风荷载的随机特性,并通过ELM网络预测出实时变化的GEV分布的形状参数、尺度参数和位置参数。随后考虑冰、风荷载之间的概率相关性,借助Clayton-Copula建立冰、风荷载的联合概率分布,从而实现输电线和铁塔的实时故障概率预测。结合湖南郴州电网的历史数据展开算例分析,验证了该预测方法的有效性和准确性。     

基于灰色投影优化随机森林算法的输电线路舞动预警方法

为实现对输电线路舞动的准确预警,多种预警模型被建立。其中对于预警模型的研究点多集中于参数的最优选取,而尚未开展针对训练样本的聚类改进,特别是地形参量存在难以客观衡量的问题,容易导致预测精度不佳抑或模型存在适应性问题。为此,提出了一种基于灰色投影优化随机森林算法的舞动预警模型。通过加权灰色关联投影法来优化选取与待预测样本关联度较高的样本作为训练样本集,以此来改进随机森林模型对低关联度数据的拟合能力。此外,模型还通过多维度参量即导线分裂数、直径、档距等内部参量以及风速、风向角、湿度等外部参量作为输入特征量来提高预警的准确性。利用历史舞动数据对模型进行检验,结果显示该模型的预警结果相较于传统随机森林算法和BP神经网络具有明显优势。通过该方法,可为输电线路舞动预警提供一种新的解决路线。