CN117970184A - 输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***及方法,属于输电线路杆塔技术领域,包括站点定位模块、信息采集模块、动态监测模块、数据储存模块、样本比对模块、中央数据处理模块、特征收集单元和监测终端,所述站点定位模块包括GPS卫星导航定位仪,用于定位预设监测范围内的输电线路杆塔的精确位置,同时定位该预设监测范围内所需用电的用户,所述信息采集模块用于采集预设范围内所有用电用户的日均用电量。本发明通过收集预设监测范围内的用电户数/用电量,同时通过获取预设范围内的地形地势,并通过获取环境温度、日照和风速等数据信息,提高了对输电线路杆塔雷电泄流状态监测的有效性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路杆塔技术领域,尤其是涉及输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***及方法。
背景技术
杆塔,是输电线路中的一个重要组成结构,是支承架空输电线路导线和地线并使它们之间与大地在各种可能的大气环境条件下,符合电气绝缘安全和工频电磁场限制条件的装置。
现实生活中,对输电线路杆塔的状态监测是确保其使用安全的重要手段,尤其是在夏秋两季的雷雨天气情况下。在雷雨天气时,天空中的电离子会不规律的作用于输电线路上,在此情况下,需对输电线路整体的输电状态进行监测,以知晓作用于输电线路上的雷电最终泄流导入大地的情况,据此分析输电线路的运行状态,然而,影响输电线路上的雷电离子导入大地快慢的因素较多,现有技术下,通常将输电线路本身的电流流速、电压和发热量作为参考因素,但是,地势的差异亦会影响雷电最终泄流导入大地的快慢,在此情况下,现有技术难以全面的分析监测输电线路杆塔的雷电泄流状态,对保障输电线路的正常运行存在一定的安全隐患,需进行改进。
发明内容
鉴于上述现有的对输电线路杆塔的雷电泄流状态监测中存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明其中的一个目的是提供输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***及方法,其利用收集预设范围内的用电户数/用电量,同时通过获取预设范围内的地形地势,并通过获取环境温度、日照和风速等数据信息,提高了对输电线路杆塔雷电泄流状态监测的有效性和可靠性。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一方面,本发明提供输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,包括站点定位模块、信息采集模块、动态监测模块、数据储存模块、样本比对模块、中央数据处理模块、特征收集单元和监测终端;
所述站点定位模块包括GPS卫星导航定位仪,用于定位预设监测范围内的输电线路杆塔的精确位置,同时定位该预设监测范围内所需用电的用户;
所述信息采集模块用于采集预设范围内所有用电用户的日均用电量,同时采集预设范围内在夏、秋两季的雷雨天气频率和过去同季节的历史天气数据;
所述动态监测模块包括安装于杆塔上的CCD摄像机、电流传感器和温度计,以及地面上对应使用的湿度仪和风速传感器,用于对输电线路的运行状态和气象条件进行监测,同时对输电线路杆塔接地处的雷电流波形、雷击时间、绝缘子闪络续流电流进行采集;
所述样本比对模块用于生成数据模型,以筛选后的输电线路的运行状态、气象条件和雷电流波形、雷击时间、绝缘子闪络续流电流为基础数据生成,所述基础数据包括在预设范围内所属气象条件下出现的雷电概率,并将所述基础数据按照较低风险、中等风险和高风险为顺序进行排序,同时比对输电线路杆塔的雷电泄流状态在预设时间段内的历史数据,并对历史数据进行筛选;
所述数据储存模块用于储存所述站点定位模块、所述信息采集模块和所述动态监测模块所获取的信息;
所述中央数据处理模块用于获取数据模型中较低风险、中等风险和高风险的电流A和电压V数据,使用获取的电流A和电压V数据,计算实时功率KW,并分别于较低风险、中等风险和高风险情况下采集实时功率KW的平均值,同时将与实时功率KW的平均值所对应的电流A和电压V数据汇总,并形成数据包;
所述特征收集单元用于对筛选后的雷电泄流状态在预设时间段内的历史数据进行特征提取,提取的特征包括历史数据中影响雷电泄流的因素,以及预设范围内的用电量、气象条件和输电线路的运行状态在相对应时刻的误差值,并将对应的历史数据所提取出的特征作为参考样本;
所述监测终端用于记录与预设范围内所需监测采集的输电线路杆塔匹配的通信基站数和方位,并接收采集监测点上传的现场数据,同时进行后台数据更新;
当任一个采集监测点的现场数据更新时长超出预设的风险阈值时,则向该预设范围内对应的通信基站和/或通信基站运营方发起通信基站状态信息获取请求。
作为本发明的一种优选方案,其中:预设雷电流波形和绝缘子闪络续流电流数值,并以两者的数值为基础设定输电线路杆塔的雷击时长、输电线路的运行状态和对应的气象条件,并通过将输电线路的运行状态分为若干组运行指标,同时将若干组所述运行指标中的非数值数据转换为数值数据,并计算出相应的雷电流波形和绝缘子闪络续流电流数值,根据下列公式计算得出:
;
式中,是所预设的雷电流波形的正常向量,/>是所预设的绝缘子闪络续流电流低于和/或高于雷电流波形的偏置项,/>是所预设的每个参考样本的特征向量,同时以三者为基础预设一个风险阈值,并据此计算出该风险阈值超出参考样本数值的概率,/>为所预设的每个参考样本中的特征向量的均值,/>为每个偏置项中最接近雷电流波形的正常向量值,/>代表雷电流波形每次预设的不同正常向量值。
作为本发明的一种优选方案,其中:将输电线路杆塔的工作状态数据分为若干个评估指标,并统计出影响雷电泄流的历史数据,以影响雷电泄流的历史数据作为目标区域内的评估指标数据,同时将数据归一化处理,计算出每个评估指标的权重。
作为本发明的一种优选方案,其中:将夏秋两季的雷电数据分别分为第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据,并以预设范围内各个输电线路杆塔之间所相隔的距离为基础,同时采用多阈值反距离权值法,获取预设范围内各个输电线路杆塔的落雷数量,同时获取在第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据下电流A的传送速度M。
作为本发明的一种优选方案,其中:以每个输电线路杆塔的落雷数量为基础获取输电线路杆塔接地处的雷电流波形,并计算出相应的绝缘子闪络续流电流数值,根据下列公式计算得出:
;
式中,为所生成的数据模型,同时,将雷击时长、输电线路的运行状态和对应的气象条件生成一个训练的GBM模型,并且,/>是第N次迭代后的模型,/>是出现某种气象条件的第N+1次预测,并在该预测中截取一个常数值,同时,计算出常数值中的平均值;a代表在输电线路杆塔运行的过程中,最近一次对其进行检查和维护的时间,b代表在最近一次对输电线路杆塔进行检查和维护后,输电线路杆塔首次遭遇雷击时的电流流速,c表示输电线路杆塔在最近一次维护后所遭遇雷击时的平均电流值,y表示输电线路杆塔周围环境温湿度和气压情况,/>表示在每次对输电线路杆塔进行维护后所监测到的最大电流值和最小电流值。
作为本发明的一种优选方案,其中:将第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据进行线路网格预处理;所述线路网格预处理包括对预设分析对象进行不同网格划分,网格大小包括10km*10km、5km*5km、和1km*1km,并且获取网格区域内的地形平整度θ。
作为本发明的一种优选方案,其中:将不同网格区域内的地形平整度θ分别纳入训练的GBM模型中,并获取输电线路在不同的运行状态下,雷电流最终导入大地的时间。
作为本发明的一种优选方案,其中:采用标准式对预设区域对象的各年及平均年雷电流幅值累积概率曲线进行拟合,得到区域对象遭受雷电流袭击的时间和雷电流大小;
其中,i代表同一年内不同输电线路杆塔的雷电流幅值,pi表示不同年份的总雷电流幅值的变化值,所述变化值包括不同年份中,总雷电流幅值最大值的变化值和最小值的变化值,s表示不同地势的区域在遭受雷击时的平均雷电流值,t表示不同地势的区域在遭受雷击时的时长。
一方面,本发明提供输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测方法,包括以下步骤:
步骤S1:对预设范围内的输电线路杆塔布设风险信息的采集监测点,并令采集监测点通过通信基站与预先搭建的监测终端建立通信连接;
步骤S2:记录并储存各个输电线路杆塔于夏秋两季时的峰值电流流速和电压V,并将该峰值电流流速和电压V生成数据库,同时设定一个风险阈值,在夏秋两季的雷雨天气时,比对输电线路杆塔遭受雷击时的电流A流速和电压V,当遭受雷击时的电流A流速和电压V高于设定的风险阈值时,则判定输电线路杆塔工作状态异常,且监测终端响起警报;
步骤S3:将预设范围内的输电线路杆塔逐个进行编号,同时逐个收集预设范围内的输电线路杆塔的历史落雷数量,并将收集到的历史落雷数量按照编号进行汇总,以形成初步采样值,并将该初步采样值发送至匹配的监测终端;
步骤S4:提取输电线路杆塔在最大落雷数量时的峰值电流流速和电压V,当该输电线路杆塔在最大落雷数量时的峰值电流流速和电压V超出设定的风险阈值而仍能正常运转时,则***判定输电线路杆塔运转正常,同时将匹配该输电线路杆塔的风险阈值重新赋值,并在监测终端进行数据更新,同时将数据报送与监测终端匹配的供电局;
步骤S5:获取预设范围内的地形地势,并将地形地势条件分为正常地形地势条件和不利地形地势条件,同时,分段模拟不同地形地势条件下雷雨天气持续的时长,并进行可靠性评估,采用Min-Max归一化方法对可靠性评估后的数据进行抽样,确定在可靠性数据状态下的历史天气条件,当可靠性数据状态下的天气条件成立时,则记录该天气状况下的雷击时长、电流A流速和电压V,反之,则不记录。
有益效果
本发明在传统技术通过参考输电线路自身运行状态的基础上,进一步将输电线路杆塔所在区域的地形地势、人口用电量和过往的历史落雷数量纳入参考范围,以便更加精确的知晓在不同地势条件下的落雷强度和雷电泄流状态;同时,为了进一步监测雷电的泄流状态,以预设范围内不同时段的用电量为基础,监测在不同用电量的情况下影响雷电泄流快慢的因素,进而更加全面的监测雷电泄流状态,以便于在雷雨天气时,在雷电泄流时,对可能产生的不测做出及时的反应,从而在更大程度上确保输电线路的良好运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明动态监测模块化结构示意图;
图2为本发明雷电流袭击时间和雷电流大小动态曲线结构示意图;
图3为本发明的***流程示意图;
图1-图3中,1-CCD摄像机;2-电流传感器;3-温度计;4-湿度仪;5-风速传感器。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
参照图1、图2和图3,为本发明的一个实施例,该实施例提供了输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,包括站点定位模块、信息采集模块、动态监测模块、数据储存模块、样本比对模块、中央数据处理模块、特征收集单元和监测终端;
该站点定位模块包括GPS卫星导航定位仪,用于定位预设监测范围内的输电线路杆塔的精确位置,同时定位该预设监测范围内所需用电的用户;
该信息采集模块用于采集预设范围内所有用电用户的日均用电量,同时采集预设范围内在夏、秋两季的雷雨天气频率和过去同季节的历史天气数据;
该动态监测模块包括安装于杆塔上的CCD摄像机1、电流传感器2和温度计3,以及地面上对应使用的湿度仪4和风速传感器5,用于对输电线路的运行状态和气象条件进行监测,同时对输电线路杆塔接地处的雷电流波形、雷击时间、绝缘子闪络续流电流进行采集;
需要强调的是,环境温度、风速、风向和日照均为被监测的气象条件,同时,在日照的基础上,获取某日日照时长而导致输电线路膨胀的状态,并记录输电线路不同膨胀状态下影响雷电泄流的快慢,以更准确的得知气象条件对雷电泄流快慢的影响。
该样本比对模块用于生成数据模型,以筛选后的输电线路的运行状态、气象条件和雷电流波形、雷击时间、绝缘子闪络续流电流为基础数据生成,基础数据包括在预设范围内所属气象条件下出现的雷电概率,并将所述基础数据按照较低风险、中等风险和高风险为顺序进行排序;
该数据储存模块用于储存该站点定位模块、该信息采集模块和该动态监测模块所获取的信息;
该中央数据处理模块用于获取数据模型中较低风险、中等风险和高风险的电流A和电压V数据,使用获取的电流A和电压V数据,计算实时功率KW,并分别于较低风险、中等风险和高风险情况下采集实时功率KW的平均值,同时将与实时功率KW的平均值所对应的电流A和电压V数据汇总,并形成数据包;
该特征收集单元用于对筛选后的雷电泄流状态在预设时间段内的历史数据进行特征提取,提取的特征包括历史数据中影响雷电泄流的因素,以及预设范围内的用电量、气象条件和输电线路的运行状态在相对应时刻的误差值,并将对应的历史数据所提取出的特征作为参考样本;
该监测终端用于记录与预设范围内所需监测采集的输电线路杆塔匹配的通信基站数和方位,并接收采集监测点上传的现场数据,同时进行后台数据更新;
在雷雨天气时,当任一个采集监测点的现场数据更新时长超出预设的风险阈值时,则向该预设范围内对应的通信基站和/或通信基站运营方发起通信基站状态信息获取请求。
具体地,还包括雷电落雷强度感应模块,其用于感应在不同地形地势条件下落入输电线路上的雷电的强度,以判断不同的落雷强度而造成的雷电泄流差距。
其中,预设雷电流波形和绝缘子闪络续流电流数值,并以两者的数值为基础设定输电线路杆塔的雷击时长、输电线路的运行状态和对应的气象条件,并通过将输电线路的运行状态分为若干组运行指标,同时将若干组该运行指标中的非数值数据转换为数值数据,并计算出相应的雷电流波形和绝缘子闪络续流电流数值,可根据下列公式计算得出:
;
式中,是所预设的雷电流波形的正常向量,/>是所预设的绝缘子闪络续流电流低于和/或高于雷电流波形的偏置项,/>是所预设的每个参考样本的特征向量,同时以三者为基础预设一个风险阈值,并据此计算出该风险阈值超出参考样本数值的概率,L为所预设的每个参考样本中的特征向量的均值,x为每个偏置项中最接近雷电流波形的正常向量值,/>代表雷电流波形每次预设的不同正常向量值。
在上述基础上,将输电线路杆塔的工作状态数据分为若干个评估指标,并统计出影响雷电泄流的历史数据,以影响雷电泄流的历史数据作为目标区域内的评估指标数据,同时将数据归一化处理,计算出每个评估指标的权重。
进一步的,将夏秋两季的雷电数据分别分为第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据,并以预设范围内各个输电线路杆塔之间所相隔的距离为基础,同时采用多阈值反距离权值法,获取预设范围内各个输电线路杆塔的落雷数量,同时获取在第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据下电流A的传送速度M。
其中,以每个输电线路杆塔的落雷数量为基础获取输电线路杆塔接地处的雷电流波形,并计算出相应的绝缘子闪络续流电流数值,可根据下列公式计算得出:
;
式中,为所生成的数据模型,同时,将雷击时长、输电线路的运行状态和对应的气象条件生成一个训练的GBM模型,并且,/>是第N次迭代后的模型,/>是出现某种气象条件的第N+1次预测,并在该预测中截取一个常数值,同时,计算出常数值中的平均值;a代表在输电线路杆塔运行的过程中,最近一次对其进行检查和维护的时间,b代表在最近一次对输电线路杆塔进行检查和维护后,输电线路杆塔首次遭遇雷击时的电流流速,c表示输电线路杆塔在最近一次维护后所遭遇雷击时的平均电流值,y表示输电线路杆塔周围环境温湿度和气压情况,/>表示在每次对输电线路杆塔进行维护后所监测到的最大电流值和最小电流值。
在上述基础上,将第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据进行线路网格预处理;该区域预处理包括对预设分析对象进行不同网格划分,网格大小包括10km*10km、5km*5km、和1km*1km,并且获取网格区域内的地形平整度θ。
在上述基础上,将不同网格区域内的地形平整度θ分别纳入可训练的GBM模型中,并获取输电线路在不同的运行状态下,雷电流最终导入大地的时间。
进一步的,采用标准式对预设区域对象的各年及平均年雷电流幅值累积概率曲线进行拟合,得到区域对象遭受雷电流袭击的时间和雷电流大小;
其中,i代表同一年内不同输电线路杆塔的雷电流幅值,pi表示不同年份的总雷电流幅值的变化值,所述变化值包括不同年份中,总雷电流幅值最大值的变化值和最小值的变化值,s表示不同地势的区域在遭受雷击时的平均雷电流值,q表示不同地势的区域在遭受雷击时的时长。
本实施例还提供输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***的方法,包括以下步骤:
步骤S1:对预设范围内的输电线路杆塔布设风险信息的采集监测点,并令采集监测点通过通信基站与预先搭建的监测终端建立通信连接;
步骤S2:记录并储存各个输电线路杆塔于夏秋两季时的峰值电流流速和电压V,并将该峰值电流流速和电压V生成数据库,同时设定一个风险阈值,在夏秋两季的雷雨天气时,比对输电线路杆塔遭受雷击时的电流A流速和电压V,当遭受雷击时的电流A流速和电压V高于设定的风险阈值时,则判定输电线路杆塔工作状态异常,且监测终端响起警报。
步骤S3:将预设范围内的输电线路杆塔逐个进行编号,同时逐个收集预设范围内的输电线路杆塔的历史落雷数量,并将收集到的历史落雷数量按照编号进行汇总,以形成初步采样值,并将该初步采样值发送至匹配的监测终端。
步骤S4:提取输电线路杆塔在最大落雷数量时的峰值电流流速和电压V,当该输电线路杆塔在最大落雷数量时的峰值电流流速和电压V超出设定的风险阈值而仍能正常运转时,则***判定输电线路杆塔运转正常,同时将匹配该输电线路杆塔的风险阈值重新赋值,并在监测终端进行数据更新,同时将数据报送与监测终端匹配的供电局。
步骤S5:获取预设范围内的地形地势,并将地形地势条件分为正常地形地势条件和不利地形地势条件,同时,分段模拟不同地形地势条件下雷雨天气持续的时长,并进行可靠性评估,采用Min-Max归一化方法对可靠性评估后的数据进行抽样,确定在可靠性数据状态下的历史天气条件,当可靠性数据状态下的天气条件成立时,则记录该天气状况下的雷击时长、电流A流速和电压V,反之,则不记录。
综上所述,本发明在传统技术通过参考输电线路自身运行状态的基础上,进一步将输电线路杆塔所在区域的地形地势、人口用电量和过往的历史落雷数量纳入参考范围,以便更加精确的知晓在不同地势条件下的落雷强度和雷电泄流状态,同时,作为进一步监测雷电的泄流状态,将预设范围内不同时段的用电量为基础,监测在不同用电量的情况下影响雷电泄流快慢的因素,进而更加全面的监测雷电泄流状态,以在雷雨天气时,在雷电泄流时,对可能产生的不测做出及时的反应,以在更大程度上确保输电线路的良好运行。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本申请的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用,或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。
应理解的是,本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上该,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到其各种变化或替换,这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,包括站点定位模块、信息采集模块、动态监测模块、数据储存模块、样本比对模块、中央数据处理模块、特征收集单元和监测终端;
所述站点定位模块包括GPS卫星导航定位仪,用于定位预设监测范围内的输电线路杆塔的精确位置,同时定位该预设监测范围内所需用电的用户;
所述信息采集模块用于采集预设范围内所有用电用户的日均用电量,同时采集预设范围内在夏、秋两季的雷雨天气频率和过去同季节的历史天气数据;
所述动态监测模块包括安装于杆塔上的CCD摄像机、电流传感器和温度计,以及地面上对应使用的湿度仪和风速传感器,用于对输电线路的运行状态和气象条件进行监测,同时对输电线路杆塔接地处的雷电流波形、雷击时间、绝缘子闪络续流电流进行采集;
所述样本比对模块用于生成数据模型,以每次筛选后的输电线路的运行状态、气象条件和雷电流波形、雷击时间、绝缘子闪络续流电流为基础数据生成,所述基础数据包括在预设监测范围内所属气象条件下出现的雷电概率,并将基础数据按照较低风险、中等风险和高风险为顺序进行排序,同时比对输电线路杆塔的雷电泄流状态在预设时间段内的历史数据,并对历史数据进行筛选;
所述数据储存模块用于储存所述站点定位模块、所述信息采集模块和所述动态监测模块所获取的信息;
所述中央数据处理模块用于获取数据模型中较低风险、中等风险和高风险的电流A和电压V数据,使用获取的电流A和电压V数据,计算实时功率KW,并分别于较低风险、中等风险和高风险情况下采集实时功率KW的平均值,同时将与实时功率KW的平均值所对应的电流A和电压V数据汇总,并形成数据包;
所述特征收集单元用于对筛选后的雷电泄流状态在预设时间段内的历史数据进行特征提取,提取的特征包括历史数据中影响雷电泄流的因素,以及预设范围内的用电量、气象条件和输电线路的运行状态在相对应时刻的误差值,并将对应的历史数据所提取出的特征作为参考样本;
所述监测终端用于记录与预设范围内所需监测采集的输电线路杆塔匹配的通信基站数和方位,并接收采集监测点上传的现场数据,同时进行后台数据更新;
当任一个采集监测点的现场数据更新时长超出预设的风险阈值时,则向该预设范围内对应的通信基站和/或通信基站运营方发起通信基站状态信息获取请求。
2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,预设雷电流波形和绝缘子闪络续流电流数值,并以两者的数值为基础设定输电线路杆塔的雷击时长、输电线路的运行状态和对应的气象条件,并通过将输电线路的运行状态分为若干组运行指标,同时将若干组所述运行指标中的非数值数据转换为数值数据,并计算出相应的雷电流波形和绝缘子闪络续流电流数值,根据下列公式计算得出:
;
式中,是所预设的雷电流波形的正常向量,/>是所预设的绝缘子闪络续流电流低于和/或高于雷电流波形的偏置项,/>是所预设的每个参考样本的特征向量,同时以三者为基础预设一个风险阈值,并据此计算出该风险阈值超出参考样本数值的概率,/>为所预设的每个参考样本中的特征向量的均值,/>为每个偏置项中最接近雷电流波形的正常向量值,/>代表雷电流波形每次预设的不同正常向量值。
3.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,将输电线路杆塔的工作状态数据分为若干个评估指标,并统计出影响雷电泄流的历史数据,以影响雷电泄流的历史数据作为目标区域内的评估指标数据,同时将数据归一化处理,计算出每个评估指标的权重。
4.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,将夏秋两季的雷电数据分别分为第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据,并以预设范围内各个输电线路杆塔之间所相隔的距离为基础,同时采用多阈值反距离权值法,获取预设范围内各个输电线路杆塔的落雷数量,同时获取在第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据下电流A的传送速度M。
5.根据权利要求4所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,以每个输电线路杆塔的落雷数量为基础获取输电线路杆塔接地处的雷电流波形,并计算出相应的绝缘子闪络续流电流数值,根据下列公式计算得出:
;
式中,为所生成的数据模型,同时,将雷击时长、输电线路的运行状态和对应的气象条件生成一个训练的GBM模型,并且,/>是第N次迭代后的模型,/>是出现某种气象条件的第N+1次预测,并在该预测中截取一个常数值,同时,计算出常数值中的平均值;a代表在输电线路杆塔运行的过程中,最近一次对其进行检查和维护的时间,b代表在最近一次对输电线路杆塔进行检查和维护后,输电线路杆塔首次遭遇雷击时的电流流速,c表示输电线路杆塔在最近一次维护后所遭遇雷击时的平均电流值,y表示输电线路杆塔周围环境温湿度和气压情况,/>表示在每次对输电线路杆塔进行维护后所监测到的最大电流值和最小电流值。
6.根据权利要求5所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,将第一雷电数据、第二雷电数据和第三雷电数据进行线路网格预处理;所述线路网格预处理包括对预设分析对象进行不同网格划分,网格大小包括10km*10km、5km*5km、和1km*1km,并且获取网格区域内的地形平整度θ。
7.根据权利要求6所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,将不同网格区域内的地形平整度θ分别纳入训练的GBM模型中,并获取输电线路在不同的运行状态下,雷电流最终导入大地的时间。
8.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***,其特征在于,采用标准式对预设区域对象的各年及平均年雷电流幅值累积概率曲线进行拟合,得到区域对象遭受雷电流袭击的时间和雷电流大小;
其中,代表同一年内不同输电线路杆塔的雷电流幅值,/>表示不同年份的总雷电流幅值的变化值,所述变化值包括不同年份中,总雷电流幅值最大值的变化值和最小值的变化值,/>表示不同地势的区域在遭受雷击时的平均雷电流值,/>表示不同地势的区域在遭受雷击时的时长。
9.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷电泄流通道状态监测***的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:对预设范围内的输电线路杆塔布设风险信息的采集监测点,并令采集监测点通过通信基站与预先搭建的监测终端建立通信连接;
步骤S2:记录并储存各个输电线路杆塔于夏秋两季时的峰值电流流速和电压V,并将该峰值电流流速和电压V生成数据库,同时设定一个风险阈值,在夏秋两季的雷雨天气时,比对输电线路杆塔遭受雷击时的电流A流速和电压V,当遭受雷击时的电流A流速和电压V高于设定的风险阈值时,则判定输电线路杆塔工作状态异常,且监测终端响起警报;
步骤S3:将预设范围内的输电线路杆塔逐个进行编号,同时逐个收集预设范围内的输电线路杆塔的历史落雷数量,并将收集到的历史落雷数量按照编号进行汇总,以形成初步采样值,并将该初步采样值发送至匹配的监测终端;
步骤S4:提取输电线路杆塔在最大落雷数量时的峰值电流流速和电压V,当该输电线路杆塔在最大落雷数量时的峰值电流流速和电压V超出设定的风险阈值而仍能正常运转时,则***判定输电线路杆塔运转正常,同时将匹配该输电线路杆塔的风险阈值重新赋值,并在监测终端进行数据更新,同时将数据报送与监测终端匹配的供电局;
步骤S5:获取预设范围内的地形地势,并将地形地势条件分为正常地形地势条件和不利地形地势条件,同时,分段模拟不同地形地势条件下雷雨天气持续的时长,并进行可靠性评估,采用Min-Max归一化方法对可靠性评估后的数据进行抽样,确定在可靠性数据状态下的历史天气条件,当可靠性数据状态下的天气条件成立时,则记录该天气状况下的雷击时长、电流A流速和电压V,反之,则不记录。
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