干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法及系统与流程

本发明涉及电力系统保护与控制，具体为干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法及系统。

背景技术：

1、雷电是一种自然现象，它在给人类带来自然美景的同时，也对配电网系统构成了重大威胁。雷电放电过程中产生的高电压和强电流可能会对配电网设施造成严重破坏，甚至引发灾难性事故。因此，对雷击位置进行准确评估和预测显得尤为重要。

2、在配电网系统中，雷电同样是一个重大威胁。配电网系统包括各种干线和支线，干线是主要的输电线路，支线则是连接干线和具体用户的次要线路。这些线路通常经过各种复杂的地形和环境，周围可能有建筑物、树丛等各种物体，这些物体对雷电的落地点有显著的影响。特别是在配电网中，不同高度和位置的建筑物和树丛对雷击的屏蔽作用和吸引作用，使得雷击点的预测更加复杂。因此，设计一种能够结合配电网系统中干线和支线布置情况以及临近物体影响的雷击位置概率性分布评估方法显得尤为重要。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：解决配电网在雷击情况下准确评估雷击位置概率性分布和全面评估雷电事件对配电网系统潜在影响的技术问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其包括如下步骤，

4、采集配电网数据，并进行预处理；使用dfs对大图中的每个点进行遍历，判断无连接子图的个数；对每个无连接的子图绘制包围线；在包围线范围内进行雷击位置的概率性分布评估；设计并训练动态电流波形模型，模拟雷电事件对配电网系统产生的电流。

5、作为本发明所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的一种优选方案，其中：所述配电网数据包括配电网地理坐标、高分辨率地形数据、线路材质、历史气象数据和地区历史雷电事件记录。

6、所述预处理为将配电网数据整合为数据集，并通过配电网地理坐标中的杆塔位置构建大图。

7、作为本发明所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的一种优选方案，其中：所述判断无连接子图的个数包括，从大图中选择一个未访问的节点作为起始节点，从起始节点开始，使用dfs遍历所有与初始节点相连的节点，将相连节点标记为已访问，遍历过程中，记录每个节点与相连节点的连接关系。

8、重复遍历过程，寻找未被访问的节点作为新的起始节点，进行下一次深度优先遍历，直至所有节点都被访问,遍历结束。

9、作为本发明所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的一种优选方案，其中：所述对每个无连接的子图绘制其包围线包括，根据子图中杆塔的位置，分别绘制每个子图的包围线，其中包围线上的每一个端点到所有干线和支线的距离≤设置的包围线距离。

10、若两个分隔的杆塔的包围线有交点，则将包围线重叠的地方去除，并合并成一个新的包围线。

11、按照顺时针方向储存合并后的包围线的每一个端点，并形成一个新的封闭图形。

12、作为本发明所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的一种优选方案，其中：所述通过egm物理模型确定雷击点包括，通过egm模型通过计算吸引半径对每一个生成的闪电事件进行分类，确定闪电事件的的击中位置是否在线路的建筑物或者树丛上。

13、所述吸引半径表示为，

14、r＝1.86i0.78h0.255

15、ra＝0.84h10.6i0.74

16、其中，r表示建筑物的吸引半径，ra表示树丛的吸引半径，h表示建筑物的高度，i表示电流强度，h1表示树丛的高度。

17、若雷电离建筑物的距离在建筑物的吸引半径内且离建筑物的距离比离树丛的距离近则落雷点在建筑物的中点。

18、若雷电离树丛的距离在树丛的吸引半径内且离树丛的距离比离建筑物的距离近则落雷点在树丛的中点。

19、若雷电离建筑物的距离大于建筑物的吸引半径且雷电离树丛的距离大于树丛的吸引半径则落雷点在地面的垂直点。

20、若雷击的击中位置为建筑物或树丛，则为直接雷击。

21、作为本发明所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的一种优选方案，其中：所述模拟雷电事件对配电网系统产生的电流包括，通过动态电流波形模型对直接雷击画电流波形，具体方法为cigre方法或heidler方法。

22、所述cigre方法表示为，

23、i(t)＝at+btn,t≤tn

24、

25、其中，i(t)表示时间t的上升电流值，i1(t)表示时间t的衰减电流值，a,b,n表示电流上升阶段的参数，决定电流波形的初始上升特性，tn表示电流达到峰值的时间，i1、i2表示衰减阶段的电流峰值参数，t1、t2表示衰减阶段的时间常数。

26、所述heidler方法表示为，

27、

28、其中，i2(t)表示时间t的上升电流值，τ1、τ2表示时间常数，η表示归一化因子，n表示形状参数。

29、本发明的另外一个目的是提供干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的系统，其能通过集成动态电流波形模型和egm物理模型，解决了现有技术中无法精确模拟雷电事件对配电网影响和缺乏有效雷击风险评估的问题。

30、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的系统，包括数据采集模块、子图包围线绘制模块、概率性分布评估模块以及动态电流波形模型模块。

31、所述数据采集模块负责采集配电网的地理坐标、高分辨率地形数据、线路材质、历史气象数据和地区历史雷电事件记录，并将采集的数据整合为数据集，并通过杆塔位置构建大图。

32、所述子图包围线绘制模块根据子图中杆塔的位置绘制包围线，处理包围线的重叠区域，合并成新的包围线，并形成封闭图形。

33、所述概率性分布评估模块用于确定闪电参数的统计分布，并利用蒙特卡洛方法生成随机样本，构建egm物理模型，用于确定雷击点。

34、所述动态电流波形模型模块使用cigre方法或heidler方法模拟直接雷击的电流波形。

35、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的步骤。

36、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的步骤。

37、本发明的有益效果：本发明通过精确评估雷击位置的概率性分布并全面考虑雷电事件对配电网系统的潜在影响，显著提高了配电网的雷电防护能力，降低了雷击事故的发生率，确保了电力供应的稳定性和安全性。

技术特征：

1.干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于：所述配电网数据包括配电网地理坐标、高分辨率地形数据、线路材质、历史气象数据和地区历史雷电事件记录；

3.如权利要求2所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于：所述判断无连接子图的个数包括，从大图中选择一个未访问的节点作为起始节点，从起始节点开始，使用dfs遍历所有与初始节点相连的节点，将相连节点标记为已访问，遍历过程中，记录每个节点与相连节点的连接关系；

4.如权利要求3所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于：所述对每个无连接的子图绘制其包围线包括，根据子图中杆塔的位置，分别绘制每个子图的包围线，其中包围线上的每一个端点到所有干线和支线的距离≤设置的包围线距离；

5.如权利要求4所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于：所述进行雷击位置的概率性分布评估包括，确定闪电参数的统计分布，利用确定的统计分布，采用蒙特卡洛方法生成随机样本，构建egm物理模型，通过egm物理模型确定雷击点。

6.如权利要求5所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于：所述通过egm物理模型确定雷击点包括，通过egm模型计算吸引半径，对每一个生成的闪电事件进行分类，确定闪电事件的的击中位置是否在线路的建筑物或者树丛上；

7.如权利要求6所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法，其特征在于：所述模拟雷电事件对配电网系统产生的电流包括，通过动态电流波形模型对直接雷击画电流波形，具体方法为cigre方法或heidler方法；

8.一种采用如权利要求1～7任一所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块、子图包围线绘制模块、概率性分布评估模块以及动态电流波形模型模块；

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法的步骤。

技术总结本发明公开了干线和支线布置评估雷击位置概率性分布的方法及系统，涉及电力系统保护与控制技术领域，包括：采集配电网数据，并进行预处理；使用DFS对大图中的每个点进行遍历，判断无连接子图的个数；对每个无连接的子图绘制包围线；在包围线范围内进行雷击位置的概率性分布评估；设计并训练动态电流波形模型，模拟雷电事件对配电网系统产生的电流；本发明通过精确评估雷击位置的概率性分布并全面考虑雷电事件对配电网系统的潜在影响，显著提高了配电网的雷电防护能力，降低了雷击事故的发生率，确保了电力供应的稳定性和安全性。技术研发人员：张松,蔡永翔,肖小兵,李跃,祁汭晗,何肖蒙,徐玉韬,贾磊,郝树青,张恒荣,郑友卓,刘安茳,何明君,樊科,王扬,苗宇,李新皓,李前敏,何心怡,周依然,罗剑受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6