[发明专利]一种电网覆冰预报方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电网安全领域，尤指一种电网覆冰预报方法及装置。

背景技术

覆冰对电网的危害，按照其引发原因可分五类：(1)线路过荷载。寒冷雨雪天气下，覆冰在导线上不断增长，导致输电导线的质量和体积不断增大，使导线弧垂增大、对地间距减小，积累到一定程度时，就可能发生闪络事故。同时，导线弧垂和体积增大，在风力作用下，有可能造成两导线或导线与地面相碰，发生短路跳闸、烧伤甚至烧断导线的事故。当覆冰质量进一步增大，超过导线、金属、绝缘子以及塔杆的机械强度时，可能使导线从压接管内抽出，或外层铝股断裂、钢芯抽出。而覆冰质量超过杆塔额定负载时，可能导致杆塔塔基下沉、倾斜或者爆裂。杆塔折断甚至倒塌。(2)相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰。会产生张力差使导线在线夹内滑动，严重时导线外层铝股在线夹口处全部断裂、钢芯抽动，线夹另一侧的铝股将拥挤在线夹附近。(3)绝缘子串冰闪。冰闪是污闪的一种特殊形式，严重覆冰的情况下，绝缘子大量伞形出现冰凌桥接，使绝缘子绝缘强度降低，泄露距离缩短。融冰过程中，冰体或冰晶体的表面水膜可很快溶解污秽中的电解质，提高融冰水或者冰面水膜的电导率，引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子表面电压分布的畸变，从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。(4)输电导线舞动损坏电力设备。风力作用下发生低频(通常0.1～3Hz)大幅度(振幅为导线直径的5～300倍)的震动或舞动。导线舞动时，将损坏杆塔、导线、金具及部件，造成频繁跳闸甚至停电事故。(5)变电站设备覆冰事故。变电站中，许多户外高压隔离开关采用了闸刀式结构，这种结构在高寒冷冰冻条件下，甚至不能正常分和，极大地干扰了电网系统正常运行。

2008年初，低温雨雪冰冻天气覆盖我国南方，华中、华东地区，导致贵州、湖南，广东、云南、广西和江西等省输电线路大面积、长时间停运，造成全国范围电网停运电力线路36740条，停运变电站共2018座，110～500kV线路共有8381基杆塔倾倒及损坏。全国共170个县(市)发生供电中断的情况。南方电网供电区域的贵州大部分地区、广西桂北地区、广东粤北地区和云南滇东北地区设施遭受到严重破坏。这次冰灾给国民经济和人民生活造成巨大损失，仅南方电网的直接经济损失就达150多亿元，基于此，如何提供一种准确有效的覆冰预测方法，成为业内亟需解决的一个问题。

现有的覆冰预测方法主要分为物理数值模型和统计分析方法两类，而两种方法都是只考虑了基本气象要素或因子，鲜有加入气候尺度因子以及环流特征场，没有考虑到气候因素和大气环流对覆冰天气预测的指导意义。

发明内容

本发明目的在于由气候背景场的角度出发，利用大气环流指数与机器学习方法相结合的方式预测电线覆冰程度，以此避免了只有少数基本气象因子参与预报的缺点，也为中长期覆冰预报提供有效支持。

为达上述目的，本发明具体提供一种电网覆冰预报方法，所述方法包含：获取电线覆冰日数数据，根据所述电线覆冰日数数据计算获得覆冰程度数据；获取大气环流指数数据，根据所述大气环流指数数据与所述历史电线覆冰日数数据之间的关系获得特征因子；将所述覆冰程度数据与所述特征因子带入SVM机器学习模型即支持向量机中进行拟合，获得拟合函数模型；将待测数据所对应的大气环流指数数据带入所述拟合函数模型，获得电网覆冰预报信息。

在上述电网覆冰预报方法中，优选的，根据所述历史电线覆冰日数数据计算获得覆冰程度数据包含：根据以下公式获得所述覆冰程度数据；

在上述公式中：x_i是电线覆冰日数；i是时间段。

在上述电网覆冰预报方法中，优选的，根据所述大气环流指数数据与所述历史电线覆冰日数数据之间的关系获得特征因子包含：根据以下公式获得所述特征因子；

在上述公式中：r为大气环流指数和电线覆冰日数之间的相关系数；i为第i个大气环流指数；j为第j个电线覆冰日数；y_j为电线覆冰日数；为大气环流指数；是全时间段的电线覆冰日数的平均值；n为覆冰日数数据的总数；是全时间段的大气环流指数i的平均值。

在上述电网覆冰预报方法中，优选的，根据所述大气环流指数数据与所述历史电线覆冰日数数据之间的关系获得特征因子还包含：根据所述覆冰程度数据与所述大气环流指数数据之间的关系，对所述大气环流指数数据做标准化处理。

在上述电网覆冰预报方法中，优选的，所述对所述大气环流指数数据做标准化处理包含：当所述大气换流指数数据与所述电线覆冰日数数据为正相关时，通过以下公式对所述大气换流指数数据做标准化处理；