台风灾害下输配电设备失效风险预测关键技术研究

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台风灾害往往会导致受灾区域电网输配电设备大量受损,影响电网的正常供电和用户的正常用电。因此,研究台风灾害下输配电设备失效风险预测技术日益成为电网可靠性的重要内容。本文首先搭建了台风灾害下输配电设备失效风险预测数据库。综合考虑数据的可获取性和实际意义,所搭建的数据库主要包括气象、电网和地理信息,其中,气象信息主要包括台风下设备所处区域的3秒最大阵风风速;电网信息包括导线参数、输电杆塔参数、配网杆塔参数等;地理信息包括海拔、坡向、下垫面类型、地表类型等。为了方便数据的利用,本文将数据进行了缺省值处理、基准换算、标准化处理、分类变量处理等,将变量用统一的格式储存。其次,以配电设备为研究对象,本文针对台风灾害下配网杆塔受损严重的问题,开展了10k V杆塔受损空间分布预测方法研究。首先,从数据库选择模型所需变量,对现有数据进行样本均衡处理以提高数据质量,并基于皮尔逊相关系数绘制相关性热力图,根据相关性分析结果选择合适的变量作为最终输入数据;其次,利用Ada Boost回归、梯度提升回归、K近邻回归、随机森林、支持向量回归等5种机器学习算法建立配网10k V杆塔受损空间分布预测模型;再次,基于层次分析法和熵权法进行指标综合赋权,并对各预测模型进行综合打分,实现最优模型选取;最后,以2018年台风“山竹”下广东省江门市10k V杆塔为例,对杆塔受损空间分布预测结果进行可视化,对比实际杆塔受损分布情况,验证了所提方法的科学性和可行性。再次,以输电设备为研究对象,针对台风灾害下输电线路风偏跳闸研究较少的现状,本文提出一种模型驱动的台风灾害下输电线路风偏跳闸概率预测方法。首先,考虑台风的随机性,结合台风实时监测的最大风速分布情况,提出了应用蒙特卡洛法模拟台风风场;其次,建立了基于刚体直杆法和模糊数学法输电线路风偏跳闸概率计算模型,模型采用刚体直杆法计算风偏角,应用S形隶属度函数对风偏跳闸概率进行修正;最后,以2017年台风“天鸽”为例,对广东省江门市某输电线路风偏跳闸概率进行仿真计算,经过计算结果所得风险等级与实际情况进行的对比,验证了所提方法的有效性及合理性。总之,本文针对台风灾害下输配电设备失效这一电网面临的关键问题对输配电设备失效风险预测关键技术进行了研究,研究可为电网在台风灾害下进行配网10k V杆塔空间受损空间分布预测提供理论依据,为输电线路在台风灾害下可能发生风偏跳闸的薄弱环节辨识提供参考,并为运维单位及时制定防风应急策略提供实际指导。
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