考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法，包含以下順序的步驟：基于Neo4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征建立設(shè)備映射表，整合電網(wǎng)雷電信息系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)以及歷史氣象信息數(shù)據(jù)，利用其遍歷算法可獲取各條線路的落雷區(qū)段和非落雷區(qū)段，挖掘網(wǎng)架模型的歷史數(shù)據(jù)得到數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律；根據(jù)未來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，動(dòng)態(tài)搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路發(fā)生雷擊跳閘的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該概率進(jìn)行排序得到待選故障集。本發(fā)明所述的方法，可對(duì)線路故障風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行定量分析，與以往單純地依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)相比，在實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度和規(guī)劃設(shè)計(jì)中更加具備工程實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓輸電領(lǐng)域，特別涉及考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障 風(fēng)險(xiǎn)排序方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力網(wǎng)絡(luò)是目前世界上最復(fù)雜的人工網(wǎng)絡(luò)之一，電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程具有很大的不確定 性，故障發(fā)生的概率也很高。近年來(lái)電網(wǎng)時(shí)有發(fā)生初始故障導(dǎo)致的大規(guī)模連鎖故障，并造成 了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003] 電網(wǎng)連鎖故障的成因比較復(fù)雜，簡(jiǎn)單地說(shuō)其發(fā)生機(jī)理是由于電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)每個(gè) 元件都帶有一定的初始負(fù)荷，當(dāng)某一個(gè)或幾個(gè)元件因過(guò)負(fù)荷等原因而導(dǎo)致故障發(fā)生時(shí)，會(huì) 改變潮流的平衡并引起負(fù)荷在其它節(jié)點(diǎn)上的重新分配，將多余的負(fù)荷轉(zhuǎn)移加載到其它元件 上，如果這些原來(lái)正常工作的元件不能處理多余的負(fù)荷就會(huì)引起新一次的負(fù)荷重新分配， 從而引發(fā)連鎖的過(guò)負(fù)荷故障，并最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的大面積癱瘓和大規(guī)模停電事故的發(fā)生。若 初始故障發(fā)生在帶有大量負(fù)荷的元件上時(shí)，其相鄰元件不能處理多余負(fù)荷的可能性更大， 也就更加容易引發(fā)連鎖故障，因此初始故障集的選擇對(duì)于連鎖故障的研究非常重要。
[0004] 目前對(duì)于連鎖故障初始故障集的選取方法分為隨機(jī)抽樣法、人工指定法和基于故 障后果的篩選方法，主要采用離線分析的方法對(duì)其進(jìn)行分析，均沒(méi)有考慮實(shí)時(shí)的氣象條件 對(duì)線路初始故障的影響，然而電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，各種自然災(zāi)害或惡劣的氣候條件均可能導(dǎo) 致系統(tǒng)發(fā)生連鎖故障。雖然導(dǎo)致輸電線路發(fā)生故障可能有覆冰、落雷等多種氣候因素，但對(duì) 于一個(gè)特定的電力系統(tǒng)，最好能從諸多因素中篩選出起主要作用的氣候因子，以利于抓住 主要矛盾進(jìn)行研究。電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，高壓輸電線路的總跳閘次數(shù)中由雷擊所引起 的跳閘數(shù)占 40% -70%左右，尤其是多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的南方區(qū)域，因此研究 氣象條件中落雷與高壓輸電線路發(fā)生初始故障的相關(guān)性是非常必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高 壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法。
[0006] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法，包含以下順序的步 驟：
[0008] SI.基于Ne〇4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合得到一個(gè)包含不同數(shù)據(jù)類型的全景數(shù)據(jù) 庫(kù)，利用其遍歷算法可獲取各條線路的落雷區(qū)段和非落雷區(qū)段，挖掘網(wǎng)架模型的歷史數(shù)據(jù) 得到數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律；
[0009] S2.根據(jù)未來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，動(dòng)態(tài)搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路發(fā) 生雷擊跳閘的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該概率進(jìn)行排序得到待選故障集。
[0010] 步驟Sl中，所述的基于Ne〇4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：基 于國(guó)際CIM標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征建立設(shè)備映射表，將桿塔抽象為節(jié)點(diǎn)，桿塔間連 接線路抽象為邊，整合電網(wǎng)雷電信息系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)以及歷史氣象信息數(shù)據(jù)將其定義 為相關(guān)節(jié)點(diǎn)和邊的屬性。
[0011] 步驟Sl中，所述的遍歷算法的遍歷過(guò)程為：利用Ne〇4j自身集成的遍歷算法 Traversal和圖查詢語(yǔ)言Cypher,通過(guò)指定具體的查詢屬性，遍歷得出相關(guān)對(duì)象。
[0012] 所述的步驟S2具體為：根據(jù)未來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，通過(guò)獲取未來(lái)幾天電網(wǎng)處于雷 暴區(qū)域的各電壓等級(jí)線路，統(tǒng)計(jì)其雷區(qū)內(nèi)線路長(zhǎng)度等與線路故障相關(guān)的重要信息從而動(dòng)態(tài) 搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路發(fā)生雷擊跳閘的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該概率 進(jìn)行排序得到待選故障集。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0014] (1)本發(fā)明采用Ne〇4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，如圖2所示。有效解決了目前電 網(wǎng)中不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散的問(wèn)題，圖數(shù)據(jù)庫(kù)具備較為完善的高性能的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌惴ê透咝У?檢索性能，能夠根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)涮匦愿咝Т鎯?chǔ)并處理動(dòng)態(tài)變化且內(nèi)在數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜電力數(shù) 據(jù)，更有利于全面挖掘落雷與線路故障率之間的規(guī)律。
[0015] (2)本發(fā)明基于歷史數(shù)據(jù)所形成的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，根據(jù)次日的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)更新電網(wǎng) 的雷暴區(qū)域及各條線路的落雷區(qū)段和非落雷區(qū)段，可對(duì)線路故障風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行定量分析， 與以往單純地依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)相比，在實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度和規(guī)劃設(shè)計(jì)中更加具備工 程實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明所述的考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法 的流程圖；
[0017] 圖2為圖1所述方法的基于Ne〇4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)整合示意圖；
[0018] 圖3為廣西電網(wǎng)高壓輸電線路主網(wǎng)建模效果圖；
[0019] 圖4為圖3的局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0021] 如圖1、2,考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法，包含以下順 序的步驟：
[0022] SI.基于Ne〇4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征建立設(shè)備映射 表，整合電網(wǎng)雷電信息系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)以及歷史氣象信息數(shù)據(jù)，利用其遍歷算法可獲取 各條線路的落雷區(qū)段和非落雷區(qū)段，挖掘網(wǎng)架模型的歷史數(shù)據(jù)得到數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律；
[0023] 所述的基于Ne〇4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：基于國(guó)際CIM 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征建立設(shè)備映射表，將桿塔抽象為節(jié)點(diǎn)，桿塔間連接線路抽象 為邊，整合電網(wǎng)雷電信息系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)以及歷史氣象信息數(shù)據(jù)將其定義為相關(guān)節(jié)點(diǎn) 和邊的屬性；
[0024] 所述的遍歷算法的遍歷過(guò)程為：利用Neo4j自身集成的遍歷算法Traversal和圖 查詢語(yǔ)言Cypher，通過(guò)指定具體的查詢屬性，遍歷得出相關(guān)對(duì)象；
[0025] S2.根據(jù)未來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，動(dòng)態(tài)搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路發(fā) 生雷擊跳閘的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該概率進(jìn)行排序得到待選故障集；具體為：根據(jù)未 來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，通過(guò)獲取未來(lái)幾天電網(wǎng)處于雷暴區(qū)域的各電壓等級(jí)線路，統(tǒng)計(jì)其雷區(qū) 內(nèi)線路長(zhǎng)度等與線路故障相關(guān)的重要信息從而動(dòng)態(tài)搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí) 線路發(fā)生雷擊跳閘的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該概率進(jìn)行排序得到待選故障集。
[0026] 下面中國(guó)南方廣西電網(wǎng)高壓輸電線路主網(wǎng)為例，介紹本發(fā)明中提到的考慮實(shí)時(shí)氣 象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序的研究過(guò)程。
[0027] (1)算例簡(jiǎn)介
[0028] 該主網(wǎng)線路主要包括8條超高壓800kV直流線路和95條500kV線路，考取2012 年該主網(wǎng)監(jiān)測(cè)到的落雷數(shù)據(jù)和線路跳閘數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。如圖2所示為該主網(wǎng)的不同類型數(shù) 據(jù)基于Neo4j數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整合的效果，將電網(wǎng)線路桿塔抽象為節(jié)點(diǎn)，輸電線路抽象為邊，桿 塔的地理坐標(biāo)、雷擊個(gè)數(shù)以及跳閘次數(shù)等屬性抽象為節(jié)點(diǎn)屬性，利用Ne 〇4j數(shù)據(jù)庫(kù)可以快 速獲取電網(wǎng)各條線路的落雷區(qū)段和非落雷區(qū)段。
[0029] (2)挖掘網(wǎng)架模型的歷史數(shù)據(jù)得到數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律
[0030] 本發(fā)明基于2012年該主網(wǎng)監(jiān)測(cè)到的落雷數(shù)據(jù)和線路跳閘數(shù)據(jù)，通過(guò)遍歷算法統(tǒng) 計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如表1所示，發(fā)生跳閘線路在雷區(qū)內(nèi)的線路長(zhǎng)度在當(dāng)天監(jiān)測(cè)到落雷的線路里 面排序均很靠前（幾乎為前10以內(nèi)），線路故障風(fēng)險(xiǎn)與雷區(qū)內(nèi)線路長(zhǎng)度密切相關(guān)，雷區(qū)線路 長(zhǎng)度較長(zhǎng)的線路存在較大的跳閘風(fēng)險(xiǎn)。
[0031] 表 1
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法，其特征在于，包含w下 順序的步驟：
51. 基于Neo4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合得到一個(gè)包含不同數(shù)據(jù)類型的全景數(shù)據(jù)庫(kù)，利 用其遍歷算法可獲取各條線路的落雷區(qū)段和非落雷區(qū)段，挖掘網(wǎng)架模型的歷史數(shù)據(jù)得到數(shù) 理統(tǒng)計(jì)規(guī)律；
52. 根據(jù)未來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，動(dòng)態(tài)搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路發(fā)生雷 擊跳間的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該概率進(jìn)行排序得到待選故障集。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法， 其特征在于，步驟S1中，所述的基于Neo4j圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合具體通過(guò)W下步驟實(shí)現(xiàn)： 基于國(guó)際CIM標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征建立設(shè)備映射表，將桿培抽象為節(jié)點(diǎn)，桿培間 連接線路抽象為邊，整合電網(wǎng)雷電信息系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)W及歷史氣象信息數(shù)據(jù)將其定 義為相關(guān)節(jié)點(diǎn)和邊的屬性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法， 其特征在于，步驟S1中，所述的遍歷算法的遍歷過(guò)程為；利用Neo4j自身集成的遍歷算法 Traversal和圖查詢語(yǔ)言切地er,通過(guò)指定具體的屬性查詢，遍歷得出相關(guān)對(duì)象。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮實(shí)時(shí)氣象雷暴信息的高壓輸電線路故障風(fēng)險(xiǎn)排序方法， 其特征在于，所述的步驟S2具體為：根據(jù)未來(lái)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)，通過(guò)獲取未來(lái)幾天電網(wǎng)處 于雷暴區(qū)域的各電壓等級(jí)線路，統(tǒng)計(jì)其雷區(qū)內(nèi)線路長(zhǎng)度等與線路故障相關(guān)的重要信息從而 動(dòng)態(tài)搜索給出未來(lái)幾天南網(wǎng)不同電壓等級(jí)線路發(fā)生雷擊跳間的概率即故障風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)該 概率進(jìn)行排序得到待選故障集。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104463692SQ201410614637
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】馬義松, 武志剛, 周保榮 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司