一种配网气象灾害故障预警方法与流程

1.本发明涉及气象灾害预警技术领域，具体为一种配网气象灾害故障预警方法。


背景技术：

2.我国部分沿海城市常年易受到台风、雷击、暴雨等极端自然灾害的影响，电网面临遭受较大面积停电损失的诸多风险。近年来，极端自然灾害呈增多趋势，虽然这样的天气状态在全年中所占的比例很小，但它对配电网所造成的破坏却很大。目前，在风险预警、抵御手段等方面，基本处于较为被动的状态，缺乏有效的灾害预警手段与应对措施。
3.配电网体量大，恶劣天气下故障率飙升，人员物资调配压力大，缺乏有效的风险预警机制。因此，全面监控配电网实时外部运行环境，对故障高风险区域进行提前预警，提前采取应对措施，实施主动运维，对提升配电网运行的安全性与可靠性具有十分重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种配网气象灾害故障预警方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配网气象灾害故障预警方法，包括以下步骤：
6.步骤一：设备的综合健康水平评定：通过大数据分析等技术，对设备的运行年限、设备类型(架空/电缆)、地理位置、运行数据、气象状态(雷暴、大风、雷击)进行分析，为设备分配不同的标签，为后期设备状态预警提供基础数据；
7.步骤二：预警模型的数据输入：通过外部气象相关系统的开放的api接口，实时接入外部气象数据，通过数据清洗、补充、比对，作为配网设备异常状态预警模型的输入数据，不断进行模型的完善，从而形成气象灾害预警单元；
8.步骤三：气象及地理类信息采集：通过灾害预警单元对多种气象类、地理类信息进行采集与处理，实现气象信息的综合展示功能，并以此为基础，将气象信息与本地配网gis数据相结合，实现本地配网的气象动态实时安全风险监测、评估与预警；
9.步骤四：根据步骤二及步骤三所得到的信息和结合设备台账数据，智能生成故障抢修预案，从而形成抢修指挥预警单元；
10.步骤五：将通过上述步骤形成的数据单元并入到配网故障预警专家系统中，实现对易发类故障的提前预警，形成配网气象灾害故障预警系统；
11.更进一步的，所述步骤五中的配网气象灾害故障预警系统包括故障预警模块、故障预案模块、通讯模块和人机交互模块。
12.更进一步的，所述故障预警模块包括气象灾害预警单元、外破风险预警单元。
13.更进一步的，所述外破风险预警单元通过太阳能防外破警示装置和红外对射光栅全天候监控电缆线路和架空线路外部运行环境，并结合外力破坏历史数据，对频繁性、偶发性的外力破坏风险事件进行预警。
14.更进一步的，所述故障预案模块包括抢修指挥预警单元和重要用户告警单元。
15.更进一步的，所述重要用户告警单元是根据预警信息，结合线路挂接用户情况，自动向重要用户发送告警通知，提醒用户做好防范措施。
16.更进一步的，所述通讯模块包括数据采集单元、通讯单元和系统数据库。
17.更进一步的，所述数据采集单元将气象预报数据等内网、外网数据定时采集至系统数据库内，主要数据来源包括：局部地区气象预报数据、故障历史数据、设备拓扑结构及地理信息数据和设备台账信息。
18.更进一步的，所述通讯单元是链接现场监测设备以及数据库模块的中间载体，具有双向通信功能，能够将现场监测设备采集的有效信息传输给数据库模块，同时，能够接收从数据库模块输入的预警信息，并通过集成的外界通信系统将主动对重要用户及抢修相关人员发送相对应的预警信息。
19.更进一步的，所述系统数据库是实现基本的数据存取、检索功能，实现通过手动导入的方式将缺陷数据及其他无法自动采集的外部数据导入系统数据库内，并实现对异常数据点的剔除功能。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.将故障及现场遥测数据与气象信息进行分析比对，形成配网故障预警专家系统，实现对易发类故障的提前预警，促进故障预警的精准度，提升抢修工作的响应性和及时性。
附图说明
22.图1为本发明配网气象灾害故障预警的系统图；
23.图2为本发明太阳能防外破警示装置的电缆及管道防外破管理系统示意图。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
27.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
28.本发明提供一种技术方案：一种配网气象灾害故障预警方法，包括以下步骤：
29.步骤一：设备的综合健康水平评定：通过大数据分析等技术，对设备的运行年限、设备类型(架空/电缆)、地理位置、运行数据、气象状态(雷暴、大风、雷击)进行分析，为设备
分配不同的标签，为后期设备状态预警提供基础数据；
30.具体的，依据配网设备异常状态预警模型，从设备状态量按层次分析结构分为基础信息、运行信息、可靠性参数、不良工况、气象参数5大类的标签指标特性，根据配网设备异常状态模型，结合斯皮尔曼相关系数及关系热力图，依据数据分布及相关系大小，完成特征提取过程，得到设备的综合健康水平指数，综合健康水平指数指标为：
31.1、处在0～1.5时表明线路优秀；
32.2、处在1.5～3.0时表明线路状态良好；
33.3、处在3.0～6.5时表明线路已经出现比较明显的老化现象；
34.4、》6.5时，表明设备已经出现严重的老化现象，在此状态下，线路的故障发生率明显上升。
35.步骤二：预警模型的数据输入：通过外部气象相关系统的开放的api接口，实时接入外部气象数据，通过数据清洗、补充、比对，作为配网设备异常状态预警模型的输入数据，不断进行模型的完善，从而形成气象灾害预警单元；
36.同时作为设备标签，在气象条件发生变化时，实现对设备故障发生概率的判断和预警。
37.本单元主要实现以下功能：
38.1、按地区展示气象条件对配网设备的影响；
39.2、按气象条件(雷击、大风、降水等)展示对配网设备的影响；
40.3、实时气象数据对线路、设备的影响预警；
41.4、灾害性气象天气对配网设备的影响评估
42.步骤三：气象及地理类信息采集：通过灾害预警单元对多种气象类、地理类信息进行采集与处理，实现气象信息的综合展示功能，并以此为基础，将气象信息与本地配网gis数据相结合，实现本地配网的气象动态实时安全风险监测、评估与预警；
43.步骤四：根据步骤二及步骤三所得到的信息和结合设备台账数据，智能生成故障抢修预案，从而形成抢修指挥预警单元，抢修指挥预警单元是根据预警信息，结合设备台账数据，智能生成故障抢修预案。一是根据故障点位置形成故障隔离预案，并动态调整配电自动化保护整定方案，缩小故障范围；二是根据设备台账信息及故障类型预估抢修所需材料、人员及工器具，指导抢修人员快速做好事故应对准备工作；
44.具体的，根据预警信息，结合设备台账数据和线路拓扑结构，选取决策树等主流机器学习算法构建决策模型，智能生成故障防范预案。
45.本单元主要实现以下功能：
46.1、极端恶劣天气下，系统分析得到预警信息后，结合线路拓扑结构，智能生成故障隔离方案，辅助运行单位及时调整配网运行方式，降低灾害区域影响。
47.2、根据预测的故障类型和范围，结合设备台账信息，智能生成抢修预案，评估抢修所需的材料、人员和工器具，指导抢修人员快速做好应对准备。
48.3、根据预警信息，结合配电自动化技术应用，动态生成智能开关保护整定值调整方案，加大低风险线路段和高风险线路段间的保护级差，尽可能把故障控制在最小范围内，保证故障发生后不越级跳闸。
49.步骤五：将通过上述步骤形成的数据单元并入到配网故障预警专家系统中，实现
对易发类故障的提前预警，形成配网气象灾害故障预警系统，配网气象灾害故障预警系统包括故障预警模块、故障预案模块、通讯模块和人机交互模块；
50.步骤五中，故障预警模块包括气象灾害预警单元和外破风险预警单元，外破风险预警单元通过太阳能防外破警示装置和红外对射光栅全天候监控电缆线路检测架空线路外部运行环境，并结合外力破坏历史数据，对频繁性、偶发性的外力破坏风险事件进行预警，通过安装太阳能防外破警示装置，对电缆管沟上方的强振动进行实时监测，提供有关线路的异常警报，并将数据传输至后台，结合nbiot、移动通信等物联网技术，构建基于太阳能防外破警示装置的电缆及管道防外破管理系统。将警示装置作为电缆及通道类设备与信息化系统交互的载体，辅助开展电缆及通道管理、巡视管理、缺陷管理、有限空间作业等业务，增强电缆运维能力，提高运维效率，保障电力通道的安全稳定运行，有效提升电缆及通道精益化管理水平。
51.太阳能防外破警示装置具有功耗小、效率高、安装简易和自学习等特点，并可在多环境安装使用，实现对电缆管道的监控，有效避免因开挖施工导致的电缆破损、设备跳闸，有效保证客户安全用电，提高供电可靠性，根据设备的rtc时间24h来计算，授权时间需要提前24h进行授权。发现非法施工后立即报警，同时警示灯亮起(两个指示灯间隔亮起，间隔时间为5s，灯亮时间1s)，灯亮1h后自动熄灭，如果触发非法告警，则直接屏蔽中断信息，时间为1h。通过后台进行授权后，能够在指定的授权时间内进行指示灯闪烁，指示灯闪烁的时候默认设置为5h，可以通过后台对指示灯的闪烁时间进行设置。
52.该太阳能防外破警示装置采用太阳能板+电池模式，续航时间可以长达5-8年，特别的低功耗设计可以使产品在连续阴雨10天以上仍然能正常工作，可以根据安装的环境学习固有的振动频率，以避免在不同场景的误报。后台可以对已授权施工单位解除警报，对特别路段可夜晚设置地钉的led灯按一定时长闪烁以起到提醒作用。
53.对于红外光栅发射器使用，具体为，将红外光栅发射器安装在相邻两基电杆上，形成与架空线路平行的红外光栅，当有大型物体靠近和接触光栅时，通过识别光栅遮挡的面积来判断是普通异物误入还是真实有物体靠近线路，同时将告警信号通过通信模块发送到系统和运行人员手机，从而实现监测线路外破风险的功能。
54.步骤五中，故障预案模块包括抢修指挥预警单元和重要用户告警单元，重要用户告警单元是根据预警信息，结合线路挂接用户情况，自动向重要用户发送告警通知，提醒用户做好防范措施。
55.步骤五中，通讯模块包括数据采集单元、通讯单元和系统数据库，数据采集单元将气象预报数据等内网、外网数据定时采集至系统数据库内，主要数据来源包括：局部地区气象预报数据、故障历史数据、设备拓扑结构及地理信息数据和设备台账信息。
56.具体的，局部地区气象预报数据的主要数据来源包括：1、局部地区气象预报数据，彩云天气：六种气象数据(温度、湿度、风速、风向、云量、降雨量)，时间精度：未来半小时分钟级预报，每30秒更新一次，地理精度：1kmx1km，气象数据外网接口，首先将数据存至本地数据库，再同步至内网数据库；故障历史数据：以抢修帮现有数据为主，另外需从供服系统中采集故障历史数据至数据库内；设备拓扑结构及地理信息数据：以抢修帮现有数据为主，另外需从gis系统中采集设备接线方式，及地理位置信息(经纬度)至数据库内；设备台账信息：以抢修帮现有数据为主，另外需从pms2.0系统中采集设备型号，投运时间、额定容量等
信息至数据库内。
57.需要了解的是，通讯单元是链接现场监测设备以及数据库模块的中间载体，具有双向通信功能，能够将现场监测设备采集的有效信息传输给数据库模块，同时，能够接收从数据库模块输入的预警信息，并通过集成的外界通信系统将主动对重要用户及抢修相关人员发送相对应的预警信息。
58.需要知道的是，系统数据库是实现基本的数据存取、检索功能，实现通过手动导入的方式将缺陷数据及其他无法自动采集的外部数据导入系统数据库内，并实现对异常数据点的剔除功能。
59.另外，本系统中，人机交互模块实现预警信息的实时动态显示，将海量数据可视化直观展示。系统管理员与系统之间传递、交换信息的媒介和对话窗口。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。