《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》是國網湖南省電力公司、國網湖南省電力公司防災減災中心、國家電網公司於2016年12月27日申請的專利，該專利的公布號為CN106682776A，授權公布日為2017年5月17日，發明人是陸佳政、楊莉、徐勛建、郭俊、李麗、邸悅倫。
《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》涉及電氣工程技術領域，公開一種架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統，以提升舞動預防技術水平，保障電網運行安全。該發明公開的預測預警方法包括：分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式；根據輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。該發明綜合考慮輸電線路覆冰不均勻性、動力條件和線路結構來建立不同尺度多要素的線路舞動預測預警模型，有效提升了線路覆冰舞動預防技術水平。
2020年7月14日，《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統
- 申請人：國網湖南省電力公司、國網湖南省電力公司防災減災中心、國家電網公司
- 申請日：2016年12月27日
- 申請號：2016112263717
- 公布號：CN106682776A
- 公布日：2017年5月17日
- 發明人：陸佳政、楊莉、徐勛建、郭俊、李麗、邸悅倫
- 地址：湖南省長沙市雨花區韶山北路388號
- Int.Cl.：G06Q10/04(2012.01)I、G06Q50/06(2012.01)I
- 代理機構：長沙朕揚智慧財產權代理事務所
- 代理人：何湘玲
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2016年12月，輸電線路發生導線舞動的情況明顯增多，一旦因大面積舞動導致線路頻繁跳閘甚至斷線倒塔事故，會造成大面積的停電，影響電網安全穩定運行。因此，舞動防治已成為輸電線路急需解決的關鍵性問題之一。目前舞動發生模型主要是根據實驗室舞動試驗研究而提出的，這些舞動發生模型多基於一定的假設條件，實際情況下發生的舞動很難滿足這些條件，而且試驗室研究形成的舞動發生模型要求輸入的環境變數多，精度要求高，在實際條件下很難滿足開展大量準確的舞動觀測以獲得滿足模型所需參數變數，實驗室研究的舞動發生模型難以直接套用於實際的電網舞動預測業務。同時，架空線路舞動同時受氣象、地形等外部條件和線路型號、分裂數等線路結構內部條件的影響，因此，研究舞動的預測關鍵因子必須充分考慮外部條件和內部條件的共同影響，由於線路舞動的影響要素種類多，相關之間影響關係複雜，迫切需要研究不同尺度多要素的線路舞動預測預警模型，提高輸電線路覆冰舞動預警準確率，為提前部署輸電線路防舞措施爭取寶貴的時間，提升舞動預防技術水平，保障冬季電網運行安全。
發明內容
專利目的
《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》目的在於公開一種架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統，以提升舞動預防技術水平，保障電網運行安全。
技術方案
《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》包括：
分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式；根據所述輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。
為實現上述目的，該發明還公開了一種架空輸電線路舞動精細化預測預警系統，包括：
第一處理模組，用於分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式；第二處理模組，用於根據所述輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。
有益效果
《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》綜合考慮輸電線路覆冰不均勻性、動力條件和線路結構來建立不同尺度多要素的線路舞動預測預警模型，有效提升了線路覆冰舞動預防技術水平。且還具有以下有益效果：
1）原理清晰，操作方便，具有很高的實用價值；
2）可適用於提前對不同氣象條件、不同線路結構的輸電線路開展輸電線路舞動預測預警工作；
3）可有效提高輸電線路舞動防治工作效率，對輸電線路舞動應急調度開展和現場搶修工作部署具有重要技術指導作用。
附圖說明
圖1是《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》實施例公開的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法流程圖。
附圖說明
技術領域
《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》涉及電氣工程技術領域，尤其涉及一種架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統。
權利要求
1.一種架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，包括：分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式；根據所述輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。
2.根據權利要求1所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，通過結合預測的線路覆冰厚度長徑大小和短徑大小來量化所述輸電線路覆冰不均勻係數。
3.根據權利要求2所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，所確定的輸電線路覆冰不均勻係數U的量化計算公式具體為：
，其中，Ilong為預測的線路覆冰厚度長徑大小、Ishort為預測的線路覆冰厚度短徑大小。
4.根據權利要求1所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，所確定的輸電線路動力條件係數X的量化計算公式具體為：X＝D*V*Q；其中，D為與線路走向與風向之間夾角相關的風向易舞係數；V為風速易舞係數；Q為地形易舞係數。
5.根據權利要求4所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，所述風向易舞係數、風速易舞係數及地形易舞係數的量化計算公式具體為：D＝|sinθ|，其中，θ為線路走向與風向的夾角；
6.根據權利要求1所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，通過結合線路導線線徑、導線分裂數和水平檔距來量化所述輸電線路覆冰不均勻係數。
7.根據權利要求6所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，其特徵在於，所述輸電線路結構易舞係數G的量化計算公式具體為：G＝L/900*F/2*（lnD）/8；其中，L為導線線徑、F為導線分裂數、D為水平檔距。
8.一種架空輸電線路舞動精細化預測預警系統，其特徵在於，包括：第一處理模組，用於分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式；第二處理模組，用於根據所述輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。
9.根據權利要求8所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警系統，其特徵在於，所述第一處理模組通過結合預測的線路覆冰厚度長徑大小和短徑大小來量化所述輸電線路覆冰不均勻係數；並通過結合線路導線線徑、導線分裂數和水平檔距來量化所述輸電線路覆冰不均勻係數；以及所確定的輸電線路動力條件係數X的量化計算公式具體為：X＝D*V*Q；其中，D為與線路走向與風向之間夾角相關的風向易舞係數；V為風速易舞係數；Q為地形易舞係數。
10.根據權利要求9所述的架空輸電線路舞動精細化預測預警系統，其特徵在於，所確定的輸電線路覆冰不均勻係數U的量化計算公式具體為：，其中，Ilong為預測的線路覆冰厚度長徑大小、Ishort為預測的線路覆冰厚度短徑大小；所述風向易舞係數、風速易舞係數及地形易舞係數的量化計算公式具體為：D＝|sinθ|，其中，θ為線路走向與風向的夾角；
所述輸電線路結構易舞係數G的量化計算公式具體為：G＝L/900*F/2*（lnD）/8；其中，L為導線線徑、F為導線分裂數、D為水平檔距。
實施方式
- 實施例1
該實施例公開一種架空輸電線路舞動精細化預測預警方法，如圖1所示，包括：
步驟S1、分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式。
步驟S2、根據輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。
在該實施例中，可選的，可通過結合預測的線路覆冰厚度長徑大小和短徑大小來量化所述輸電線路覆冰不均勻係數。例如：所確定的輸電線路覆冰不均勻係數U的量化計算公式具體為：，其中，Ilong為預測的線路覆冰厚度長徑大小、Ishort為預測的線路覆冰厚度短徑大小。
在該實施例中，可選的，所確定的輸電線路動力條件係數X的量化計算公式可具體為：X＝D*V*Q；其中，D為與線路走向與風向之間夾角相關的風向易舞係數；V為風速易舞係數；Q為地形易舞係數。進一步的，相關風向易舞係數、風速易舞係數及地形易舞係數的量化計算公式具體為：D＝|sinθ|，其中，θ為線路走向與風向的夾角；
在該實施例中，可選的，可通過結合線路導線線徑、導線分裂數和水平檔距來量化所述輸電線路覆冰不均勻係數。例如：輸電線路結構易舞係數G的量化計算公式具體為：G＝L/900*F/2*（lnD）/8；其中，L為導線線徑、F為導線分裂數、D為水平檔距。
將上述各具體系數的量化模型進行組合，按公式Z＝U*X*G計算輸電線路舞動的預警指數Z；其中，Z越大，則發生線路舞動的可能性越高。與上述預警指數Z相對應的架空輸電線路舞動的預警等級的劃分可具體為：
規則A：若Z≥10，則預測該段輸電線線路舞動預警等級為1級；
規則B：若5≤Z<10，則預測該段輸電線線路舞動預警等級為II級；
規則C：若0<Z<5，則預測該段輸電線線路舞動預警等級為III級；
規則D：若Z＝0，則預測該段輸電線路不會發生舞動。
該領域的技術人員可以理解，上述輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數中的單個或多個係數可能會有多種不同的量化模型，而且其中一個或多個量化模型的不同會導致最終預警等級的劃分不同，此種變形皆屬於該發明的保護範圍。
為便於該領域技術人員對該實施例的上述方案做進一步理解，下面結合兩個具體的運算例做進一步說明：
- 運算例一
具體步驟包括：
步驟（11）獲取預報基礎數據。從國家電網PMS（power production management system，工程生產管理系統）中獲得某條架空輸電線路的線路走向、導線線徑、分裂數等線路結構數據，從DEM（Digital Elevation Model，數值高程模型）中獲取輸電線路所在位置的海拔、地形，從輸電線路覆冰預測預警系統中獲得預測風速、預測風向、預測氣溫、預測氣壓、預測濕度、預測降水、線路預測覆冰厚度長徑、短徑等氣象數據。
步驟（12）輸電線路覆冰不均勻係數U的計算。根據步驟（11）獲得的電網輸電線路覆冰厚度長徑Ilong＝9毫米、短徑Ishort＝1毫米，根據線路覆冰不均勻性係數U的計算公式，得到U＝2.32，進入步驟（13）。
步驟（13）輸電線路動力條件係數分析。
風向易舞係數D：根據步驟（11）獲得風向數據Dwind，並結合PMS系統獲得線路走向Dline，根據Dwind、Dline計算得到線路走向與風向的夾角θ＝90°，則風向易舞係數D＝|sinθ|＝1。
風速易舞係數V：根據步驟（11）獲得的風速數據Vwind＝9米/秒，得到風速易舞係數V＝6.34。
地形易舞係數Q：根據步驟（11）獲得的地形DEM數據，在ArcGIS中按照常規方法獲得地形起伏度Qqifu＝100米，根據地形易舞係數量化計算公式，得到地形易舞係數Q＝0.61。
根據上述得到的風向易舞係數D、風速易舞係數V、地形易舞係數Q，根據輸電線路舞動的動力條件係數量化計算公式，得到動力條件係數X＝1*6.34*0.61＝3.87。
步驟（14）輸電線路結構易舞係數。根據步驟1中獲取的導線線徑L＝630毫米、分裂數F＝4、水平檔距數據D＝621米，根據輸電線路結構易舞係數計算公式，得到輸電線路結構易舞係數G＝L/900*F/2*（lnD）/8＝1.13。
步驟（15）計算輸電線路舞動預警指數。根據輸電線路舞動預警指數計算公式，得到該段線路舞動預警指數Z＝2.32*3.87*1.13＝10.15。
步驟（16）按照輸電線路舞動預警等級的劃分方法，Z＝10.15>10，則該段架空輸電線路的舞動預警等級為I級。
步驟（17）將步驟（16）得到的架空線路舞動預測預警結果進行發布。
- 運算例二
具體步驟包括：
步驟（21）同上述步驟（11）。
步驟（22）輸電線路覆冰不均勻係數U的計算。根據步驟（21）獲得的電網輸電線路覆冰厚度長徑Ilong＝5毫米、短徑Ishort＝5毫米，根據線路覆冰不均勻性係數U的計算公式，得到U＝0，進入步驟（23）。
步驟（23）計算輸電線路舞動預警指數。根據輸電線路舞動預警指數計算公式，得到該段線路舞動預警指數Z＝0。
步驟（24）按照輸電線路舞動預警等級的劃分方法，Z＝0，則預測該段輸電線路不會發生舞動。
步驟（25）將步驟（24）得到的架空線路舞動預測預警結果進行發布。
- 實施例2
與上述方法實施例相對應的，該實施例公開一種架空輸電線路舞動精細化預測預警系統，包括：
第一處理模組，用於分別確定輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數的量化計算公式；
第二處理模組，用於根據輸電線路覆冰不均勻係數、輸電線路動力條件係數和輸電線路結構易舞係數三者的乘積劃分架空輸電線路舞動的預警等級；並對待預測架空輸電線路進行所屬預警等級的預測。
可選的，上述第一處理模組通過結合預測的線路覆冰厚度長徑大小和短徑大小來量化輸電線路覆冰不均勻係數；並通過結合線路導線線徑、導線分裂數和水平檔距來量化輸電線路覆冰不均勻係數；以及所確定的輸電線路動力條件係數X的量化計算公式具體為：X＝D*V*Q；其中，D為與線路走向與風向之間夾角相關的風向易舞係數；V為風速易舞係數；Q為地形易舞係數。
進一步的，上述所確定的輸電線路覆冰不均勻係數U的量化計算公式可具體為：，其中，Ilong為預測的線路覆冰厚度長徑大小、Ishort為預測的線路覆冰厚度短徑大小。
可選的，上述在確定的輸電線路動力條件係數中的風向易舞係數、風速易舞係數及地形易舞係數的量化計算公式可具體為：D＝|sinθ|，其中，θ為線路走向與風向的夾角；
同理，可選的，上述輸電線路結構易舞係數G的量化計算公式可具體為：G＝L/900*F/2*（lnD）/8；其中，L為導線線徑、F為導線分裂數、D為水平檔距。
將上述各具體系數的量化模型進行組合，按公式Z＝U*X*G計算輸電線路舞動的預警指數Z，其中，Z越大，則發生線路舞動的可能性越高。與上述預警指數Z相對應的架空輸電線路舞動的預警等級的劃分可具體為：
規則A：若Z≥10，則預測該段輸電線線路舞動預警等級為1級；
規則B：若5≤Z<10，則預測該段輸電線線路舞動預警等級為II級；
規則C：若0<Z<5，則預測該段輸電線線路舞動預警等級為III級；
規則D：若Z＝0，則預測該段輸電線路不會發生舞動。
榮譽表彰
2020年7月14日，《架空輸電線路舞動精細化預測預警方法及系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
