一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法技術

本發明專利技術提供一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，包括：統計持續的雷電地閃熱點區域；統計雷害熱點區域；計算線路平均耐雷水平；判斷待評估線路是否與持續的雷電地閃熱點區域相交，判斷待評估線路是否與雷害熱點區域相交，以及對所有待評估線路的平均耐雷水平進行排序，使用標準偏差篩選法，判斷線路平均耐雷水平是否低于一個負標準偏差；根據所得判斷結果判定電力線路雷害風險等級。本發明專利技術通過分析配電線路附近地閃密度與歷史雷害故障等多種影響因素，預測配電線路的雷害風險等級，并通過多年地閃密度的空間自相關分析，提取配網雷害的空間重復聚集特征，為強針對性的差異化防雷措施提供指導。強針對性的差異化防雷措施提供指導。強針對性的差異化防雷措施提供指導。

【技術實現步驟摘要】
一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法


[0001]本專利技術涉及電力系統防雷
，具體是一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法。

技術介紹

[0002]配電網絕緣水平較低，容易遭受雷擊過電壓影響。同時，中低壓架空配電線路具有長度短、桿塔跨距小的基本特點，雷電定位系統數據精度不足，難以準確定位遭受雷擊的配網桿塔。另外，現有配電線路雷電參數、桿塔結構和耐雷水平等參數同質化嚴重，因此采用現有輸電線路差異化防雷方法，對配電線路每基桿塔進行雷害差異化風險評估的誤差較大，使得配網防雷措施的針對性不強。
[0003]參考專利如下：
[0004]國家電網公司,遼寧省電力有限公司丹東供電公司.輸電線路差異化防雷方法:CN201310112586.6[P].2013
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08
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07.
[0005]廣東電網公司電力科學研究院.一種輸配電線路差異化防雷方法及其系統:CN201310060830.9[P].2013
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06
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05.
[0006]國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司,東南大學.一種基于配網雷擊數據的輸電線雷擊風險評估方法及系統:CN202210777805.1[P].2022
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08
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05.
[0007]國網江西省電力公司電力科學研究院,國家電網公司.一種配電線路雷害風險評估方法:CN201710304501.2[P].2017
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18.
[0008]現有相關專利的技術方案主要有兩大類：第一類為輸電線路差異化防雷技術，是通過對每基線路桿塔的雷電參數、桿塔結構和耐雷水平進行精細分析，評估輸電線路桿塔雷害風險差異，并據此實施針對性防雷改造的技術。但受現有雷電定位精度所限，配電線路桿塔的雷電參數、桿塔結構和耐雷水平參數同質化嚴重，難以套用輸電線路差異化防雷技術開展有效的雷害風險評估。
[0009]第二類專利為配電線路雷害風險評估方法，是考慮了配電線路的雷害特點和主要影響因素的雷害風險評估方法。但其不足在于對于每種影響因素，沒有提出量化的計算方法，缺乏統一的評價模型。上述方法，雖然可評估某條配電線路的高雷害風險區段，但不能比較配電網中不同線路的雷害風險，也無法進行電網線路雷害風險的有效排序，不利于電網雷害綜合治理的目標。

技術實現思路

[0010]本專利技術的目的在于提供一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，通過分析配電線路附近地閃密度與歷史雷害故障等多種影響因素，預測配電線路的雷害風險等級，并通過多年地閃密度的空間自相關分析，提取配網雷害的空間重復聚集特征，為針對性的差異化防雷措施提供指導。
[0011]一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，包括如下步驟：
[0012]步驟一、統計持續的雷電地閃熱點區域；
[0013]步驟二、統計雷害熱點區域；
[0014]步驟三、計算線路平均耐雷水平；
[0015]步驟四、判斷待評估線路是否與步驟一所得持續的雷電地閃熱點區域相交，判斷待評估線路是否與步驟二所得雷害熱點區域相交，以及對步驟三所得所有待評估線路的平均耐雷水平進行排序，使用標準偏差篩選法，判斷線路平均耐雷水平是否低于一個負標準偏差；
[0016]步驟五、根據步驟四所得判斷結果判定電力線路雷害風險等級。
[0017]進一步的，所述步驟一具體包括：首先通過雷電定位系統數據，統計待評估電力線路所在地區的年地閃密度分布，對每一年的地閃密度分布數據，采用Getis
?
Ord Gi*空間統計算法進行熱點分析，得到每年的地閃熱點數據，對特定地理位置的地閃熱點數據，采用Mann
?
Kendall趨勢檢驗法進行地閃熱點的變化趨勢預測，得到歷史地閃熱點的空間重復聚集特征及其區域范圍，即得到持續的雷電地閃熱點區域。
[0018]進一步的，其中對每一年的地閃密度分布數據，采用Getis
?
Ord Gi*空間統計算法進行熱點分析，得到每年的地閃熱點數據，具體為：Getis
?
Ord局部統計表示為：
[0019][0020]其中x
j
是要素j的屬性值，ω
i,j
是要素i和j之間的空間權重，采用K
?
最近鄰方法構建，n為要素總數，且滿足：
[0021][0022][0023]計算地閃密度空間分布矩陣中各元素的熱點指數Gi*，篩選Gi*≥1的地閃熱點區域，得到每年的地閃熱點數據。
[0024]進一步的，其中采用Mann
?
Kendall趨勢檢驗法進行地閃熱點的變化趨勢預測，得到歷史地閃熱點的空間重復聚集特征及其區域范圍，即得到持續的雷電地閃熱點區域，具體為：
[0025]對于時間序列X，Mann
?
Kendall趨勢檢驗的統計量如下：
[0026][0027]其中，x
j
為時間序列的第j個數據值；n為數據樣本的長度；sgn是符號函數，其定義如下：
[0028][0029]當n≥8時，統計量S大致地服從正態分布，其均值為0；
[0030]衡量趨勢大小的指標為：
[0031][0032]式中，1&lt;j&lt;i&lt;n，正的β值表示“上升趨勢”，負的β值表示“下降趨勢”，篩選β≥0的持續地閃熱點區域，得到歷史地閃熱點的空間重復聚集特征及其區域范圍。
[0033]進一步的，所述步驟二具體包括：通過待評估電力線路的歷史雷害點位置數據，統計雷害密度值，采用Getis
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Ord Gi*空間統計算法進行熱點分析，得到歷史雷害熱點區域范圍。
[0034]進一步的，其中采用Getis
?
Ord Gi*空間統計算法進行熱點分析，得到歷史雷害熱點區域范圍，具體為：計算雷害密度空間分布矩陣中各元素的熱點指數Gi*，篩選Gi*≥1的雷害熱點區域，得到歷史雷害熱點數據。
[0035]進一步的，所述步驟三具體包括：對于未裝設避雷器的桿塔，采用線路絕緣強度計算此桿塔耐雷水平；對于已裝設避雷器的桿塔，采用避雷器通流容量計算此桿塔耐雷水平；最后，對同一線路所有桿塔的耐雷水平值進行算數平均，得到待評估線路的平均耐雷水平。
[0036]進一步的，其中對于未裝設避雷器的桿塔，采用線路絕緣強度計算桿塔耐雷水平，具體計算公式為：
[0037][0038]式中，I為桿塔耐雷水平(kA)；U為絕緣子絕緣強度(kV)；Z為線路波阻抗(Ω)；
[0039]對于已裝設避雷器的桿塔，采用避雷器通流容量計算桿塔耐雷水平，具體計算公式為：
[0040]I＝I
pk
[0041]式中，I為桿塔耐雷水平(kA)；I
pk
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、統計持續的雷電地閃熱點區域；步驟二、統計雷害熱點區域；步驟三、計算線路平均耐雷水平；步驟四、判斷待評估線路是否與步驟一所得持續的雷電地閃熱點區域相交，判斷待評估線路是否與步驟二所得雷害熱點區域相交，以及對步驟三所得所有待評估線路的平均耐雷水平進行排序，使用標準偏差篩選法，判斷線路平均耐雷水平是否低于一個負標準偏差；步驟五、根據步驟四所得判斷結果判定電力線路雷害風險等級。2.如權利要求1所述的基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，其特征在于：所述步驟一具體包括：首先通過雷電定位系統數據，統計待評估電力線路所在地區的年地閃密度分布，對每一年的地閃密度分布數據，采用Getis
?
Ord Gi*空間統計算法進行熱點分析，得到每年的地閃熱點數據，對特定地理位置的地閃熱點數據，采用Mann
?
Kendall趨勢檢驗法進行地閃熱點的變化趨勢預測，得到歷史地閃熱點的空間重復聚集特征及其區域范圍，即得到持續的雷電地閃熱點區域。3.如權利要求2所述的基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，其特征在于：其中對每一年的地閃密度分布數據，采用Getis
?
Ord Gi*空間統計算法進行熱點分析，得到每年的地閃熱點數據，具體為：Getis
?
Ord局部統計表示為：其中x
j
是要素j的屬性值，ω
i,j
是要素i和j之間的空間權重，采用K
?
最近鄰方法構建，n為要素總數，且滿足：滿足：計算地閃密度空間分布矩陣中各元素的熱點指數Gi*，篩選Gi*≥1的地閃熱點區域，得到每年的地閃熱點數據。4.如權利要求3所述的基于雷擊數據空間自相關分析的配電網雷害風險評估方法，其特征在于：其中采用Mann
?
Kendall趨勢檢驗法進行地閃熱點的變化趨勢預測，得到歷史地閃熱點的空間重復聚集特征及其區域范圍，即得到持續的雷電地閃熱點區域，具體為：對于時間序列X，Mann
?
Kendall趨勢檢驗的統計量如下：其中，x
j
為時間序列的第j個數據值；n為數據樣本的長度；sgn是符號函數，其定義如下：
當n≥8時，統計量S大致地服從正態分布，其均值為0；衡量趨勢大小的指標為：式中，1&lt;j&lt;i&lt;n，正的β值表示“上升趨勢”，負的β值表示“下降趨勢”，篩選β≥0的持續地閃熱點區域，得到歷史地閃熱點的空間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳家文，艾福洲，蔡超，安高翔，姚堯，李籽建，李涵，
申請(專利權)人：國網湖北省電力有限公司，
類型：發明
國別省市：