一种基于气象因素的电网安全事件预测方法与流程

本发明涉及一种用于电网安全运维领域的基于气象因素的电网安全事件预测方法。

背景技术：

1、极端天气下，电力设备故障的发生概率较高。关键电力设备发生故障可能会导致大面积停电，造成巨大的经济损失。因此，研究基于气象数据的电力设备风险情况提前预警具有重要意义。大气系统具有能量特征，气象环境具有时间周期性和波动性等特征，在气候变化的大背景下，一些区域性的恶劣天气、极端气候事件的强度和发生频率有增强的趋势，特别是极端风灾和雷电。架空输电线路等输变电设备长期暴露于大气环境中，其能否安全可靠运行与外部气象环境有密切关系。

2、现有电网可靠性风险分析理论中，采用长期统计的恒定故障率、停运时间等参数来描述电力设备的风险水平，考虑外部气象环境也仅是个别因素或少量状态，而大部分地区的电力设备都要经历一年四季多种气象环境因素的作用，因此现有方法只能反映电力设备长期运行的平均风险水平，无法真实反映电力设备风险水平随时间、外部气象环境等的变化情况。而在电网运行过程中迫切需要掌握气象环境作用下电力设备的动态风险，以便据此调控电网的运行模式，规避风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，在分析气象要素对电力设备作用方式的物理机理和统计规律的基础上，分析电力设备故障情况与气象灾害之间的关系，利用气象预报信息，对可能发生的设备故障进行在线预测和风险预警，建立基于气象灾害的电力设备风险预警评估规则和风险等级。

2、实现上述目的的一种技术方案是：一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，包括如下步骤：

3、步骤1，模型建立步骤，根据不同电力设备的故障数据和气象灾害数据的关联，建立电力设备故障与气象灾害关联的设备故障风险模型；

4、步骤2，向预测系统输入气象预警数据和预警范围，通过关联模型获得设备风险评估值，结合基于专家规则的电力设备风险评估描述对设备故障风险进行评估。

5、进一步的，步骤1中，电力设备分为绝缘子、导地线、电缆、金具、引流线、杆塔、接地网、杆塔基础、变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器共13类。

6、进一步的，步骤1中，气象灾害类型分为雷电、暴雨、大风、高温、暴雪。

7、进一步的，步骤1中，建立电力设备故障与气象灾害的设备故障风险模型的具体方法为：

8、从电力设备故障事件的时空分布特征以及气象与设备故障的关联关系入手，分析与气象相关的设备故障的统计特征，按气象灾害类型计算e类电力设备的故障率λx.e：

9、

10、式中：nx.e为e类电力设备在气象灾害x下的故障次数；tx为气象灾害的持续时间；

11、将某类型气象灾害的持续时间t代入一段研究时间tx区间内进行故障率计算，可得：

12、

13、其中，

14、

15、式中：αx为气象灾害x的持续时间占研究时间区间的百分比；βx为气象灾害x下设备故障次数占研究时间内总故障次数的百分比。

16、进一步的，进一步考虑设备修复与设备造成的损失程度，则由气象灾害x造成的设备故障风险概率rx为：

17、

18、式中：μx为气象灾害x下设备故障的修复率；h为电力设备故障造成的损失。

19、进一步的，电力设备k受到多种气象灾害的影响，则分别针对不同组合气象灾害下的故障率进行统计，首先需分析气象灾害可能产生的组合，并排除不可能同时出现的灾害组合，统计该气象灾害组合发生的次数，并统计气象灾害期间电力设备故障发生次数，根据单一天气的故障风险概率方法，对组合期间内的设备故障风险概率进行统计。

20、进一步的，步骤2的具体方法为：

21、步骤2.1，初始化设备阈值；

22、步骤2.2，输入气象预警数据与预警范围；

23、步骤2.3，确定需要预警的设备类型；

24、步骤2.4，判断天气预警范围是否覆盖历史故障区域，若是，则通过设备故障风险模型进行评估，若否，则转向基于专家规则的电力设备风险评估描述；

25、步骤2.5，通过设备故障风险模型进行评估的结果输入基于专家规则的电力设备风险评估描述进行经验累积和评价；

26、步骤2.6，输出预测结果。

27、进一步的，判断天气预警范围是否覆盖历史故障区域前，先进行设备是否存在1个以上关联气象灾害预警信息的判断，若是，则采用多种气象灾害影响的设备故障风险模型进行评估，若否，则采用单一气象灾害影响的设备故障风险模型进行评估。

28、进一步的，预测系统根据输出的预测结果，若触发阈值则向管理及巡检人员发出预警信号并启动相应预案。

29、进一步的，专家规则的电力设备风险评估描述为现有的应对气象灾害天气的预案规则和常规评价体系。

30、本发明成果通过收集气象灾害历史数据，划分关键电力设备受威胁程度等级构建原始数据集和样本集；采用统计学方法，研究单一极端天气、多种极端天气同时出现等情况下设备故障发生概率计算方法；结合故障率预测与风险等级评估指标，构建极端天气下电力设备运行风险评估模型，形成电力设备风险评估规则，预测关键电力设备受威胁程度等级。结合关键电力设备受威胁程度等级，可指导运行人员提前对危险点做出预控方案。

技术特征：

1.一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，步骤1中，电力设备分为绝缘子、导地线、电缆、金具、引流线、杆塔、接地网、杆塔基础、变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器共13类。

3.根据权利要求1所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，步骤1中，气象灾害类型分为雷电、暴雨、大风、高温、暴雪。

4.根据权利要求1所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，步骤1中，建立电力设备故障与气象灾害的设备故障风险模型的具体方法为：

5.根据权利要求4所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，进一步考虑设备修复与设备造成的损失程度，则由气象灾害x造成的设备故障风险概率rx为：

6.根据权利要求5所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，电力设备k受到多种气象灾害的影响，则分别针对不同组合气象灾害下的故障率进行统计，首先需分析气象灾害可能产生的组合，并排除不可能同时出现的灾害组合，统计该气象灾害组合发生的次数，并统计气象灾害期间电力设备故障发生次数，根据单一天气的故障风险概率方法，对组合期间内的设备故障风险概率进行统计。

7.根据权利要求1所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，步骤2的具体方法为：

8.根据权利要求7所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，判断天气预警范围是否覆盖历史故障区域前，先进行设备是否存在1个以上关联气象灾害预警信息的判断，若是，则采用多种气象灾害影响的设备故障风险模型进行评估，若否，则采用单一气象灾害影响的设备故障风险模型进行评估。

9.根据权利要求8所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，预测系统根据输出的预测结果，若触发阈值则向管理及巡检人员发出预警信号并启动相应预案。

10.根据权利要求1所述的一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，其特征在于，专家规则的电力设备风险评估描述为现有的应对气象灾害天气的预案规则和常规评价体系。

技术总结本发明公开了一种基于气象因素的电网安全事件预测方法，包括如下步骤：步骤1，模型建立步骤，根据不同电力设备的故障数据和气象灾害数据的关联，建立电力设备故障与气象灾害关联的设备故障风险模型；步骤2，向预测系统输入气象预警数据和预警范围，通过关联模型获得设备风险评估值，结合基于专家规则的电力设备风险评估描述对设备故障风险进行评估。本发明在分析气象要素对电力设备作用方式的物理机理和统计规律的基础上，分析电力设备故障情况与气象灾害之间的关系，利用气象预报信息，对可能发生的设备故障进行在线预测和风险预警，建立基于气象灾害的电力设备风险预警评估规则和风险等级。技术研发人员：李珅,蒋跃强,杜科,李舟演,李宁,熊岑,周健,林敏受保护的技术使用者：国网上海市电力公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1