基于历史信息的输电线路故障风险预警的研究

发布时间：2020-06-18 07:36

【摘要】：我国地理环境复杂多变,高压输电线路通常跨越多个不同的自然环境,更容易遭受大风、大雨、雷击以及覆冰等恶劣气象条件的影响。根据电网长期运行经验,输电线路故障与恶劣气象条件有很大的关联性,随着我国电网规模的日趋庞大和复杂,恶劣气象条件导致输电线路故障的危害越来越严重,轻则引起闪络跳闸,重则导致断线、倒塔等事故。以大量历史数据为基础,研究不同气象环境下输电线路故障发生的风险,进而对高风险线路进行预警,预防事故的发生,对加强电网抵御恶劣天气的能力、预防电网灾害的发生、提高电网安全稳定运行的水平,具有非常重要的理论和现实意义。本文围绕输电线路覆冰故障和雷击故障展开研究,重点在于研究这两类故障的发生机理、气象特征对两类故障风险的影响、利用气象特征和监测数据进行故障风险评估和预测,从而实现输电线路故障风险预警。将数据挖掘的方法应用到输电线路故障预警中,与传统预测预警不同,数据挖掘依靠数据驱动,研究全体数据之间的相关关系,主要基于电网设备信息、运行信息、环境信息以及设备故障等数据,对电网设备运行状态进行预测预警。本文提出的基于历史信息的输电线路故障风险预警算法,不建立具体的解析模型,而是通过采集大量的历史信息,对历史数据进行挖掘和相关性分析,从而实现输电线路故障风险预警。主要研究内容有:(1)对输电线路覆冰故障风险预警进行研究。统计历史上发生覆冰故障的区域信息,确定预警区域;对覆冰历史数据进行提取、清洗和模糊分类处理,通过主元分析法提取出与覆冰相关的特征量,利用数据挖掘中的经典算法FP-growth算法对输电线路覆冰增长速度和当前覆冰质量、温度、湿度、风速之间的关联规则进行挖掘,从而预测覆冰质量增长曲线;通过收集覆冰故障时的覆冰质量值,利用参数估计得到覆冰预警质量值,结合覆冰质量预测曲线和覆冰预警质量值,对输电线路进行故障预警。(2)对输电线路雷击故障风险预警进行研究。考虑到雷击故障具有瞬时性的特点,提出了基于历史信息的输电线路雷击故障风险预警和基于实时信息的输电线路雷击故障风险预警两种预警算法。基于历史信息的输电线路雷击故障风险预警主要依据朴素贝叶斯算法,通过对历史特征数据的模糊化处理,建立朴素贝叶斯预测模型,从而进行输电线路雷击故障预警。基于实时信息的输电线路雷击故障风险预警通过监测装置记录的实时特征参数信息,通过KD树搜索算法查询距离预测点的K个近邻,依据K近邻思想进行输电线路雷击故障风险预警。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM75
【图文】：

直击雷,过电压,输电线路

ｂ）雷反击杆塔逦ｃ）雷绕击导线逡逑图２－１直击雷过电压逡逑２．３．２输电线路雷击的影响因素逡逑影响输电线路雷击的主要因素有雷电流幅值、落雷点到输电线路距离、线路逡逑廊宽度等。雷电流幅值是表征雷电流最重要的物理量，在一定范围内，雷电流逡逑大，电位差越大，越容易引起过电压。落雷点到输电线路的距离也是一项重要逡逑标，在雷电流幅值一定的情况下，落雷点距离输电线路越近，越容易引发雷击逡逑障。当落雷点到输电线路距离一定的情况下，走廊宽度的不同也会影响过电压逡逑的强弱，走廊宽度越大，越容易引发雷电过电压。研究输电线路雷击风险预警，逡逑要综合考虑以上三种因素。逡逑此外，其它一些因素对输电线路雷击过电压也具有一定的影响。如输电线路逡逑度，主要影响电场强度的变换，当地面上的一条输电线路高度固定时，随着另逡逑一。

流程图,覆冰,故障

冰厚度预警值逦｜邋不发￥预警逡逑（Ｂ）逡逑图３－２．输电线路覆冰故障风险预警流程图逡逑３．６算例验证逡逑共采集某电网覆冰故障以及覆冰装置监测的气象信息，共计２８８２２２３３条，逡逑数据存储在数据库中。逡逑确定重点预警区域。统计覆冰故障易发区域，得到覆冰故障易发区域百分比逡逑图，确定重点预警区域。以某条线路为例，统计其历史故障区域，如图３－３所示，逡逑覆冰故障主要集中在杆塔３５区域和２９区域。本算选取２９区域进行预警。逡逑某输电线路ｓ障区域统ｉ－逡逑杆塔３５区域逡逑Ｖ邋ｙ逡逑域邋８３．３３３３％逡逑图３－３．覆冰故障高发区域统计逡逑对数据进行清洗，主要有以下几个方面：逡逑１）最小二乘法直线拟合进行数据清理３主要指由于覆冰监测装置精度不够逡逑导致的不良数据，由于在同一天气条件和覆冰质量等级下，覆冰增长近乎是线性逡逑２０逡逑

【参考文献】