基于环境信息自然耦合特征的输电线路故障概率确定方法、装置及存储介质

摘要

本发明公开一种基于环境信息自然耦合特征的输电线路故障概率确定方法、装置及存储介质，属于输电线路故障分析技术领域。方法包括：获取输电线路各线路档所处环境的环境因素数据；对于每一线路档，基于获取的环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；根据所述耦合关系信息对电力系统环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据；根据所述环境因素独立数据，计算输电线路各线路档的可靠度；根据输电线路各线路档的可靠度，计算综合环境影响下的整条输电线路的故障概率。本发明能够实现短时间尺度下输电线路的故障概率判定，结果更加符合外部自然灾害的时空分布特征，因此准确度更高。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定运行与防灾减灾技术领域，特别是一种基于环境信息自然耦合特征的输电线路故障概率确定方法、装置及存储介质。

背景技术

外部灾害引发电力元件及系统故障不可避免，为减小电力系统故障的影响、避免大停电事故发生，现有外部灾害防御方法的研究主要集中在电力系统安全稳定防御方法研究。我国电力工作者在大停电演化规律分析的基础上，总结出了三道防线的防御方法，并构建了安全稳定防御系统。但该系统中预想故障的故障率是基于历史数据统计分析得到的离线的、固定不变的平均故障率(月/年均值等)。由于外部自然灾害具有显著的时空分布特征，电力元件在不同时刻所受灾害强度有很大差别，电力元件故障率是与外部灾害强度相关的一个变量，会严重偏离长期统计平均值。传统安全稳定控制无法有效地反映未来短时间尺度(min/h)的运行状态变化对系统运行风险的影响，使故障风险评估结果过于乐观、潜在的严重故障得不到及时关注，造成系统安全稳定防御重点的偏差，存在无法防御大停电的可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于环境信息自然耦合特征的输电线路故障概率确定方法、装置及存储介质，能够实现短时间尺度下电力元件的故障概率判定，结果更加符合外部自然灾害的时空分布特征，因此准确度更高。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种输电线路故障概率确定方法，包括：

获取输电线路每一线路档所处环境的环境因素数据；

对于每一线路档，基于指定时段内的环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；

根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据；

根据所述环境因素独立数据，计算输电线路每一线路档的可靠度；

根据输电线路各线路档的可靠度，计算综合环境影响下的整条输电线路的故障概率。

可选的，所述环境因素数据至少包括落雷个数、降雨量、覆冰厚度、火场距离、风速数据中的一种或多种。

环境因素数据中的各类数据可按照指定的数据格式存储，指定的数据格式可为：【数据发生时间，数据发生位置，数据类型，属性值】。

可选的，方法还包括：对获取到的环境因素数据中的属性值进行归一化处理；

所述计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息为：基于归一化处理后的电力系统环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；

其中，归一化处理公式为：x

可选的，所述计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息，包括：

对于任意两类环境因素数据的属性值X

ρ

式中，ρ

根据所有不同类环境因素相互影响的程度，环境因素数据关联矩阵表示为：

式中，n表示环境因素类型的数量。这一步实现了对环境因素之间耦合关系的量化。

可选的，所述根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据，包括：

根据环境因素数据关联矩阵，按照下式计算环境因素数据解耦后的环境因素独立数据向量X′：

X′＝ρ

式中，X

可选的，根据所述环境因素独立数据，计算各线路档的可靠度，包括：

根据线路档所在环境的环境因素独立数据向量X′＝[X

P

式中，P

可选的，所述根据各线路档的可靠度，计算综合环境影响下的整条输电线路的故障概率，包括：

根据输电线路每一线路档的可靠度，计算综合环境影响下整条输电线路的可靠度，公式为：

式中，E表示输电线路的线路档集合；

根据整条输电线路的可靠度，计算综合环境影响下的输电线路故障概率为：

上述方案中，在计算整条输电线路可靠度时，是将整条输电线路视为所有线路档的串联系统。

第二方面，本发明提供一种输电线路故障概率确定装置，包括：

环境数据获取模块，被配置用于获取输电线路每一线路档所处环境的环境因素数据；

耦合关系计算模块，被配置用于对于每一线路档，基于指定时段内的环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；

环境因素解耦模块，被配置用于根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据；

可靠度计算模块，被配置用于根据所述环境因素独立数据，计算输电线路各线路档的可靠度；

以及，故障概率确定模块，被配置用于根据输电线路各线路档的可靠度，计算综合环境影响下的整条输电线路的故障概率。

可选的，所述耦合关系计算模块计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息，包括：

对于任意两类环境因素数据的属性值X

ρ

式中，ρ

根据所有不同类环境因素相互影响的程度，环境因素数据关联矩阵表示为：

式中，n表示环境因素类型的数量。

可选的，所述环境因素解耦模块根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据，包括：

根据环境因素数据关联矩阵，按照下式计算环境因素数据解耦后的环境因素独立数据向量X′：

X′＝ρ

式中，X

可选的，所述可靠度计算模块根据所述环境因素独立数据，计算各线路档的可靠度，包括：

根据线路档所在环境的环境因素独立数据向量X′＝[X

P

式中，P

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的输电线路故障概率确定方法。

有益效果

本发明的输电线路故障概率确定方法，考虑了输电线路长度较长，各线路档所处区域不同环境难免存在较大差别的情形，针对输电线路每一线路档所处环境的环境因素分别进行分析，进而整合计算得到整条输电线路的故障概率，可提升输电线路故障概率分析结果的准确性。d

同时，本发明考虑了灾害间的相关性，将输电线路所处外部环境的属性视为一个整体，对各类型环境因素数据的变化关系进行量化，根据量化关系进行不同类型环境因素数据之间的解耦合，并基于解耦后的环境因素数据分别进行各种环境因素下的可靠度计算，进而整合计算得到各线路档的可靠度，及最终得到整条输电线路的故障概率，进一步提高了故障概率评估结果的准确性，实现了多种外部环境影响下的输电线路综合故障概率评估，能够为电力系统防灾减灾提供可靠的决策支持。

附图说明

图1所示为本发明输电线路故障概率确定方法的一种实施例流程示意图。

具体实施方式

本发明的技术构思为：首先根据不同类型环境因素数据之间的变化关系，探索环境因素数据之间的耦合关系并量化，然后根据该量化后的耦合关系对输电线路各线路档所处环境的环境因素数据进行解耦合，得到综合环境因素向量，根据该综合环境因素向量中的各元素分别对线路档的可靠度影响，计算单个线路档的可靠度，进而整合及推断得到整条输电线路的故障概率，提升输电线路故障概率分析结果的准确性。

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例1

本实施例介绍一种输电线路故障概率确定方法，包括：

获取输电线路每一线路档所处环境的环境因素数据；

对于每一线路档，基于指定时段内的环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；

根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据；

根据所述环境因素独立数据，计算输电线路每一线路档的可靠度；

根据输电线路各线路档的可靠度，计算综合环境影响下的整条输电线路的故障概率。

本实施例的具体实现过程参考图1所示，包括以下内容。

一、获取输电线路的每一线路档的综合外部环境向量X

对于输电线路来说，环境因素尤其是自然灾害是其故障的主要影响因素，以雷电、暴雨、覆冰、山火、大风等自然灾害为例，相关的环境因素数据包括落雷个数、降雨量、覆冰厚度、火场距离、风速数据等。

从电力部门相关气象灾害预警系统可获取任一输电线路每一线路档的综合外部环境因素量测值，构成n维的综合外部环境向量X＝[X

二、计算综合外部环境归一化向量X

为了统一不同类型数据之间的量纲，方便解耦处理，本实施例对获取到的环境因素数据中的属性值进行归一化处理，然后基于归一化处理后的电力系统环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；其中，归一化处理公式为：

x

x

由此可得，综合外部环境归一化向量表示为：X

三、计算综合外部环境独立向量X′

这一步需要首先量化不同类型环境因素数据之间的耦合关系，然后根据该耦合关系进行解耦合，具体步骤如下。

3.1计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息，包括：

对于任意两类环境因素数据的属性值X

ρ

式中，ρ

至此，根据所有不同类环境因素相互影响的程度，可得到环境因素数据关联矩阵ρ

式中，n表示环境因素类型的数量。可以看出，ρ

3.2根据耦合关系信息即环境因素数据关联矩阵ρ

X′＝ρ

式中，X

四、基于独立向量X′计算每一线路档的可靠性

根据线路档所在环境的环境因素独立数据向量X′＝[X

P

式中，P

五、计算整条输电线路的故障概率

要获得整条输电线路的故障概率，本实施例首先计算整条输电线路的可靠度，具体步骤如下。

5.1根据输电线路每一线路档的可靠度，计算综合环境影响下整条输电线路的可靠度，公式为：

式中，E表示输电线路的线路档集合.

5.2根据整条输电线路的可靠度，综合环境影响下的输电线路故障概率公式为：

上述方案中，在计算整条输电线路可靠度时，是将整条输电线路视为所有线路档的串联系统。

以上过程即完整实现了输电线路故障概率的确定过程，考虑了输电线路长度范围内不同区段所处的环境不同，同时考虑了不同环境因素类型之间的关系，可提升输电线路故障分析结果的准确性。

实施例2

与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种输电线路故障概率确定装置，包括：

环境数据获取模块，被配置用于获取输电线路每一线路档所处环境的环境因素数据；

耦合关系计算模块，被配置用于对于每一线路档，基于指定时段内的环境因素数据，计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息；

环境因素解耦模块，被配置用于根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据；

可靠度计算模块，被配置用于根据所述环境因素独立数据，计算输电线路各线路档的可靠度；

以及，故障概率确定模块，被配置用于根据输电线路各线路档的可靠度，计算综合环境影响下的整条输电线路的故障概率。

以上各功能模块的具体功能实现参考实施例1中的相应方法过程，特别指出如下。

耦合关系计算模块计算不同类型环境因素数据之间的耦合关系信息，包括：

对于任意两类环境因素数据的属性值X

ρ

式中，ρ

根据所有不同类环境因素相互影响的程度，环境因素数据关联矩阵表示为：

式中，n表示环境因素类型的数量。

环境因素解耦模块根据所述耦合关系信息对环境因素数据进行解耦，得到环境因素独立数据，包括：

根据环境因素数据关联矩阵，按照下式计算环境因素数据解耦后的环境因素独立数据向量X′：

X′＝ρ

式中，X

可靠度计算模块根据所述环境因素独立数据，计算各线路档的可靠度，包括：

根据线路档所在环境的环境因素独立数据向量X′＝[X

P

式中，P

实施例3

本实施例介绍一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1所述的输电线路故障概率确定方法。

综上实施例，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。

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。

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。

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。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。