本發(fā)明涉及電力故障監(jiān)測，特別涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、臺風(fēng)作為一種強大的自然災(zāi)害，其頻繁發(fā)生對沿海地區(qū)造成了嚴重影響。臺風(fēng)帶來的強風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮等極端天氣條件，對電力設(shè)施構(gòu)成了巨大威脅，導(dǎo)致電力故障頻發(fā)。這些故障不僅影響居民的正常生活，還可能對工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域造成重大損失，甚至威脅到人民的生命財產(chǎn)安全。

2、針對臺風(fēng)天氣電力故障頻發(fā)的問題，傳統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案方法往往難以完全滿足現(xiàn)代社會的復(fù)雜需求。因此，基于大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)急預(yù)案方法應(yīng)運而生。該方法通過收集臺風(fēng)天氣相關(guān)的實時數(shù)據(jù)，如氣象數(shù)據(jù)、電力故障數(shù)據(jù)等，運用大數(shù)據(jù)分析，對潛在的電力故障風(fēng)險進行預(yù)測和評估，制定出更加科學(xué)、合理的應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對臺風(fēng)天氣可能帶來的電力故障。

3、鑒于此，需要一種基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中針對臺風(fēng)天氣電力故障頻發(fā)的問題，傳統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案方法往往難以完全滿足現(xiàn)代社會的復(fù)雜需求的問題，本發(fā)明提供了一種基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案方法及系統(tǒng)，能夠通過實時數(shù)據(jù)分析來預(yù)測、應(yīng)對和減少臺風(fēng)天氣條件下的電力故障。具體技術(shù)方案如下：

2、一種基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案方法，包括：

3、獲取電力系統(tǒng)與臺風(fēng)氣象時間同步對應(yīng)的電力故障數(shù)據(jù)，并生成臺風(fēng)氣象與電力故障類型的關(guān)聯(lián)性結(jié)果；

4、對所述關(guān)聯(lián)性結(jié)果進行分析，得到氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系；

5、基于氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系，建立對應(yīng)電力故障類型的故障概率預(yù)測模型；

6、根據(jù)所述故障概率預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果，制定風(fēng)險等級和對應(yīng)的額預(yù)案措施。

7、優(yōu)選的，所述獲取電力系統(tǒng)與臺風(fēng)氣象時間同步對應(yīng)的電力故障數(shù)據(jù)，并生成臺風(fēng)氣象與電力故障類型的關(guān)聯(lián)性結(jié)果包括：

8、獲取電力系統(tǒng)中的電力故障數(shù)據(jù)，并將所述電力故障數(shù)據(jù)進行分類；

9、獲取氣象平臺的臺風(fēng)氣象數(shù)據(jù)，包括臺風(fēng)路徑、風(fēng)速和降雨量；

10、將分類后的電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)和所述臺風(fēng)氣象數(shù)據(jù)進行時間配對，得到與臺風(fēng)氣象時間同步的電網(wǎng)故障類型，和與臺風(fēng)氣象時間不同步的電網(wǎng)故障類型，并生成臺風(fēng)天氣與電力故障類型的關(guān)聯(lián)性結(jié)果。

11、優(yōu)選的，所述對所述關(guān)聯(lián)性結(jié)果進行分析，得到氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系包括：

12、對所述關(guān)聯(lián)性結(jié)果進行數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析，在預(yù)設(shè)周期中提取每種氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)頻率，得到氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系；

13、所述氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系包括以下幾種：

14、風(fēng)速與電力桿塔故障的對應(yīng)關(guān)系；

15、降雨量與電力桿塔故障的對應(yīng)關(guān)系；

16、臺風(fēng)降雨聯(lián)合作用下與輸電線路的對應(yīng)關(guān)系。

17、優(yōu)選的，所述基于氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系，建立對應(yīng)電力故障類型的故障概率預(yù)測模型包括基于風(fēng)速與電力桿塔故障的對應(yīng)關(guān)系，建立電力桿塔故障的第一故障概率預(yù)測模型；

18、所述建立電力桿塔故障的第一故障概率預(yù)測模型包括：

19、根據(jù)電力桿塔在臺風(fēng)下受損傷的影響，建立臺風(fēng)影響下電力桿塔的疲勞損傷模型，疲勞損傷模型表示為：

20、

21、式中：a和b為電力桿塔材料的模型系數(shù)；vj為第j個時間段桿塔受到的臺風(fēng)風(fēng)速；vcr為臺風(fēng)造成桿塔疲勞裂紋萌生的臨界風(fēng)速；vm為無時間累積作用下臺風(fēng)對桿塔造成一次加載破壞的極限風(fēng)速；dj為單位分鐘內(nèi)桿塔的塑性疲勞損傷；

22、根據(jù)電力桿塔的故障率與疲勞損傷累積時間的關(guān)系，建立桿塔在前i個時間間隔不發(fā)生倒塔的概率模型為：

23、

24、式中：δt為每段時間間隔長度；為前j-1個時間間隔桿塔已受到的累積損傷；

25、則在前i個時間間隔發(fā)生倒塔的電力桿塔故障的第一故障概率模型為：

26、p1＝1-ptoi

27、優(yōu)選的，所述基于氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系，建立對應(yīng)電力故障類型的故障概率預(yù)測模型包括基于降雨量與電力桿塔故障的對應(yīng)關(guān)系，建立電力桿塔故障的第二故障概率預(yù)測模型；

28、所述建立電力桿塔故障的第二故障概率預(yù)測模型包括：

29、建立預(yù)測累積有效降雨量的表達式為：

30、

31、式中：reff，i表示預(yù)測的第i天累積有效降雨量；ppre，i表示預(yù)測的第i天降雨量；pact，n表示第n天的實際降雨量；k為衰減系數(shù)，取決于不同土壤的雨水蒸發(fā)流失性質(zhì)；

32、根據(jù)有效雨量與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生呈指數(shù)關(guān)系，確定滑坡概率表達式為：

33、

34、式中，a，b，c韋擬合常數(shù)；rm為極限有效降雨量；

35、將滑坡體滑動過程簡化為質(zhì)點運動學(xué)模型，根據(jù)能量守恒定律，輸電塔所承受的沖擊能等于滑坡體重力勢能減摩擦力做的功，即：

36、

37、m＝ρd2d

38、式中：m為滑坡體質(zhì)量；d為滑坡沖擊體厚度；d為輸電塔受沖擊面寬度；ρ為滑坡體密度；v為沖擊速度；h為滑體質(zhì)心高度；f1為坡面摩擦系數(shù)；θ為坡角；

39、將電力桿塔簡化為懸梁臂結(jié)構(gòu)，則電力桿塔承受的最大水平?jīng)_擊力為：

40、

41、e為桿塔的彈性模量；i為桿塔的截面慣性矩；ωlim為電力桿塔自身的撓度值；xo為沖擊體作用點距離塔基的高度；h為輸電桿塔的高度；

42、對應(yīng)于最大水平?jīng)_擊力作用下輸電力桿塔的彎曲變形能，即最大抗沖擊能表達式為：

43、

44、電力桿塔的損毀程度表示沖擊能和抗沖擊能的比值，即：

45、

46、根據(jù)電力桿塔的損毀程度和滑坡概率得到電力桿塔故障的第二故障概率預(yù)測模型為：

47、p2＝pr*pl

48、優(yōu)選的，所述基于氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系，建立對應(yīng)電力故障類型的故障概率預(yù)測模型包括基于臺風(fēng)降雨聯(lián)合作用下與輸電線路故障的對應(yīng)關(guān)系，建立輸電線路故障第三故障概率預(yù)測模型；

49、根據(jù)電力桿塔故障的第一故障概率預(yù)測模型和第二故障概率預(yù)測模型，得到臺風(fēng)降雨聯(lián)合作用下電力桿塔故障的故障概率預(yù)測模型表示為：

50、ptower＝1-(1-p1)(1-p2)

51、設(shè)輸電線路中的每個電力桿塔的故障概率為ptower1，ptower2，…，ptowern，則根據(jù)輸電線路的串聯(lián)可靠性公式得出輸電線路的失效概率，即為輸電線路故障的第三故障概率預(yù)測模型，表示為：

52、

53、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述故障概率預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果，輸出風(fēng)險等級和對應(yīng)的預(yù)案措施包括：

54、當(dāng)所述故障概率預(yù)測模型輸出的預(yù)測結(jié)果大于第一風(fēng)險閾值時，輸出高級風(fēng)險等級，并生成電子文檔形式的預(yù)案措施；

55、當(dāng)所述故障概率預(yù)測模型輸出的預(yù)測結(jié)果大于第二風(fēng)險閾值不大于第一風(fēng)險閾值時，輸出中級風(fēng)險等級，并生成電子文檔形式的預(yù)案措施；

56、當(dāng)所述故障概率預(yù)測模型輸出的預(yù)測結(jié)果不大于第三風(fēng)險閾值時，輸出低級風(fēng)險等級，不生成預(yù)案措施。

57、一種基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)，應(yīng)用于前述的基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案方法，包括：

58、數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取電力系統(tǒng)與臺風(fēng)氣象時間同步對應(yīng)的電力故障數(shù)據(jù)，并生成臺風(fēng)氣象與電力故障類型的關(guān)聯(lián)性結(jié)果；

59、關(guān)聯(lián)性分析單元，用于對所述關(guān)聯(lián)性結(jié)果進行分析，得到氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系；

60、模型建立單元，用于基于氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系，建立對應(yīng)電力故障類型的故障概率預(yù)測模型；

61、風(fēng)險等級及預(yù)案措施生成單元，用于根據(jù)所述故障概率預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果，制定風(fēng)險等級和對應(yīng)的預(yù)案措施。

62、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

63、本發(fā)明的一種基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣電力故障應(yīng)急預(yù)案方法通過獲取電力系統(tǒng)與臺風(fēng)氣象時間同步對應(yīng)的電力故障數(shù)據(jù)，并生成臺風(fēng)氣象與電力故障類型的關(guān)聯(lián)性結(jié)果；對所述關(guān)聯(lián)性結(jié)果進行分析，得到氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系；基于氣象變量與電力故障類型的對應(yīng)關(guān)系，建立對應(yīng)電力故障類型的故障概率預(yù)測模型；根據(jù)所述故障概率預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果，制定風(fēng)險等級和對應(yīng)的額預(yù)案措施。本發(fā)明基于大數(shù)據(jù)分析的臺風(fēng)天氣情況，輸出對應(yīng)臺風(fēng)天氣頻發(fā)電力故障的概率，根據(jù)輸出故障概率結(jié)果進行提前預(yù)案，能夠通過實時數(shù)據(jù)分析來預(yù)測、應(yīng)對和減少臺風(fēng)天氣條件下的電力故障，提高了電力系統(tǒng)的防災(zāi)減災(zāi)能力，減少了電力故障的發(fā)生率和損失程度。