一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法及装置与流程

1.本发明涉及电力监测技术领域，具体涉及一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法及装置。


背景技术：

2.风偏闪络是架空输电线路的一种常见故障。导线在风荷载的作用下会产生一定的偏移，导致绝缘子和输电线路杆塔之间距离缩短，而这个距离小于安全距离时便会引发风偏闪络事故，导致线路跳闸甚至停运，严重影响电网的安全稳定运行。
3.短时距极值风速的准确估计是提高导线风偏气象概率预警精度的前提。目前获取导线风场信息的方法主要有两种，一是基于气象部门提供的短期风预报信息，二是来源于安装于输电塔上的输电线路微气象监测装置观测风。短时距极值风速受到微地形、边界层风场梯度分布特征、时距效应等多因素影响，估计难度较大。目前的导线风偏气象概率预警方法，在风场信息获取方面，对于上述因素考虑不足，有待进一步优化发展。
4.目前导线风偏角的计算方法主要有刚体法和弦多边形法。不论哪种方法，风载荷的准确计算是导线风偏角准确计算、风偏绝缘间隙概率精准预测的重要基础。然而，目前的风载荷计算对于温度影响，尤其是低温的影响考虑不足。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，本发明提出了一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法及装置。
6.第一方面，提供一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法，所述基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法包括：
7.基于输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率；
8.基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警。
9.优选的，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数的获取过程包括：
10.获取输电杆塔的风速数据；
11.基于所述输电杆塔的风速数据、微地形修正系数、高度修正系数和平均时距修正系数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据；
12.基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据拟合输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速的概率密度函数。
13.进一步的，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据的计算式如下：
14.vs＝v
·
γ1·
γ2·
η115.上式中，vs为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程，v为输电杆塔绝缘子所在
高度处风速，γ1为微地形修正系数，γ2为高度修正系数，η1为平均时距修正系数。
16.进一步的，所述微地形修正系数的计算式如下：
[0017][0018]
上式中，k为山峰或山坡对应的预设参数，α为地面粗糙度指数，tanα为山峰或山坡在迎风面一侧的坡度，z为建筑物计算位置离建筑物地面的高度，h为山峰或山坡全高。
[0019]
进一步的，所述高度修正系数的计算式如下：
[0020][0021]
进一步的，所述平均时距修正系数的计算式如下：
[0022][0023]
上式中，β为无量纲系数，c(t)为时距t对应的预设参数，z0为粗糙长度。
[0024]
优选的，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率的计算式如下：
[0025][0026]
上式中，pv为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率，ρ(v)为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数，vc为风偏阈值。
[0027]
优选的，所述基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警，包括：
[0028]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率不大于40％时，发出导线风偏故障低风险预警；
[0029]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率在(40％,60％)范围内时，发出导线风偏故障中风险预警；
[0030]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率不小于60％时，发出导线风偏故障高风险预警。
[0031]
第二方面，提供一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警装置，所述基于导线风偏概率的导线风偏故障预警装置包括：
[0032]
确定模块，用于基于输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率；
[0033]
预警模块，用于基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警。
[0034]
第三方面，提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法。
[0035]
第四方面，提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法。
[0036]
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
[0037]
本发明提供了一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法及装置，包括：基于输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率；基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警。本发明提供的技术方案提出了对流天气下输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率计算方法，提升了微地形强风地区导线风偏故障预警准确度。
附图说明
[0038]
图1是本发明实施例的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法的主要步骤流程示意图；
[0039]
图2是本发明实施例的不同概率密度分布函数拟合得到的输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速的概率密度函数曲线图；
[0040]
图3是本发明实施例的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警装置的主要结构框图。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0042]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法主要包括以下步骤：
[0044]
步骤s101：基于输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率；
[0045]
步骤s102：基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警。
[0046]
本实施例中，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数的获取过程包括：
[0047]
获取输电杆塔的风速数据；
[0048]
基于所述输电杆塔的风速数据、微地形修正系数、高度修正系数和平均时距修正系数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据；
[0049]
基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据拟合输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速的概率密度函数。
[0050]
在一个实施方式中，所述基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据拟合输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速的概率密度函数的具体实施过程可以基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据，采用最小二乘法，使用常用的概率密度分布拟合输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据，优选gumbel分布、高斯分布、
[0060]
上式中，vs为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程，v为输电杆塔绝缘子所在高度处风速，γ1为微地形修正系数，γ2为高度修正系数，η1为平均时距修正系数。
[0061]
在一个实施方式中，所述微地形修正系数的计算式如下：
[0062][0063]
上式中，k为山峰或山坡对应的预设参数，对山峰取2.2，对山坡取1.4，α为地面粗糙度指数，tanα为山峰或山坡在迎风面一侧的坡度，当tanα大于0.3时，取0.3，z为建筑物计算位置离建筑物地面的高度，当z》2.5h时，取z＝2.5h，h为山峰或山坡全高。
[0064]
在一个实施方式中，所述高度修正系数的计算式如下：
[0065][0066]
在一个实施方式中，所述平均时距修正系数的计算式如下：
[0067][0068]
上式中，β为无量纲系数，c(t)为时距t对应的预设参数，z0为粗糙长度。
[0069]
本实施例中，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率的计算式如下：
[0070][0071]
上式中，pv为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率，ρ(v)为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数，vc为风偏阈值。
[0072]
本实施例中，所述基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警，包括：
[0073]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率不大于40％时，发出导线风偏故障低风险预警；
[0074]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率在(40％,60％)范围内时，发出导线风偏故障中风险预警；
[0075]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率不小于60％时，发出导线风偏故障高风险预警。
[0076]
基于同一发明构思，本发明提供一种基于导线风偏概率的导线风偏故障预警装置，如图3所示，所述基于导线风偏概率的导线风偏故障预警装置包括：
[0077]
确定模块，用于基于输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率；
[0078]
预警模块，用于基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警。
[0079]
优选的，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数的获取过程包括：
[0080]
获取输电杆塔的风速数据；
[0081]
基于所述输电杆塔的风速数据、微地形修正系数、高度修正系数和平均时距修正
系数确定输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据；
[0082]
基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据拟合输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速的概率密度函数。
[0083]
进一步的，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程数据的计算式如下：
[0084]vs
＝v
·
γ1·
γ2·
η1[0085]
上式中，vs为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速时程，v为输电杆塔绝缘子所在高度处风速，γ1为微地形修正系数，γ2为高度修正系数，η1为平均时距修正系数。
[0086]
进一步的，所述微地形修正系数的计算式如下：
[0087][0088]
上式中，k为山峰或山坡对应的预设参数，α为地面粗糙度指数，tanα为山峰或山坡在迎风面一侧的坡度，z为建筑物计算位置离建筑物地面的高度，h为山峰或山坡全高。
[0089]
进一步的，所述高度修正系数的计算式如下：
[0090][0091]
进一步的，所述平均时距修正系数的计算式如下：
[0092][0093]
上式中，β为无量纲系数，c(t)为时距t对应的预设参数，z0为粗糙长度。
[0094]
优选的，所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率的计算式如下：
[0095][0096]
上式中，pv为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏阈值的超越概率，ρ(v)为输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速概率密度函数，vc为风偏阈值。
[0097]
优选的，所述基于所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率发出导线风偏故障预警，包括：
[0098]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率不大于40％时，发出导线风偏故障低风险预警；
[0099]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率在(40％,60％)范围内时，发出导线风偏故障中风险预警；
[0100]
当所述输电杆塔绝缘子所在高度处阵风风速对风偏预设值的超越概率不小于60％时，发出导线风偏故障高风险预警。
[0101]
进一步的，本发明提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法。
[0102]
进一步的，本发明提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的基于导线风偏概率的导线风偏故障预警方法。
[0103]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0104]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0105]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0106]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0107]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。