本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全領(lǐng)域，特別涉及一種基于WAMS線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

一直以來山火是導(dǎo)致電網(wǎng)線路跳閘的原因之一，尤其是在南方某些省份，山火發(fā)生頻率較高，常導(dǎo)致電網(wǎng)線路跳閘。分析山火導(dǎo)致線路跳閘的原因主要有以下幾個方面：1、火焰的高溫導(dǎo)致輸電線路附近空氣密度變小，導(dǎo)致絕緣水平下降；2、火焰中的電荷導(dǎo)致輸電線路附近電場發(fā)生畸變；3、山火產(chǎn)生的懸浮顆粒導(dǎo)致的觸發(fā)放電。以上綜合因素導(dǎo)致輸電線路相與相之間或相與地之間的空氣絕緣被破壞，經(jīng)歷由一個量變到質(zhì)變的過程，最終導(dǎo)致輸電線路對地或相間放電跳閘。因此，在上述山火導(dǎo)致線路跳閘的量變到質(zhì)變過程中，通過監(jiān)測線路參數(shù)變化，是可能為線路的運行提供短期乃至早期山火預(yù)警。相比較傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星遙感技術(shù)的線路山火預(yù)警，基于線路參數(shù)異常的線路山火預(yù)警具有定位準(zhǔn)(能準(zhǔn)確定位到某一條線路)且能快速實時評估山火對于線路影響程度的特點。傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星遙感技術(shù)的線路山火預(yù)警，雖然能監(jiān)測大范圍內(nèi)的山火情況，但依賴于衛(wèi)星遙感技術(shù)的分辨率、衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實時性以及線路山火的定位算法準(zhǔn)確性，因此，基于線路參數(shù)異常的山火預(yù)警能作為傳統(tǒng)山火預(yù)警的補充。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對山火頻發(fā)導(dǎo)致電網(wǎng)線路跳閘這一現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種基于WAMS 線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警方法。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于WAMS線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警方法，包括以下步驟：

步驟1：對基于WAMS的電網(wǎng)線路進(jìn)行參數(shù)動態(tài)辨識，建立線路集中參數(shù)模型，并根據(jù)線路兩端安裝并聯(lián)電抗的情況來分別計算線路阻抗和線路對地導(dǎo)納；

步驟2：根據(jù)步驟1中得到的線路對地導(dǎo)納，得到相應(yīng)的電納參數(shù)，并構(gòu)建動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)時間序列和對應(yīng)的時間點，設(shè)置動態(tài)辨識的電納參數(shù)越限值，當(dāng)滿足越限條件的次數(shù)超過預(yù)設(shè)值時，發(fā)出該線路山火預(yù)警信號。

所述的一種基于WAMS線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警方法，其特征在于，所述的步驟1的具體執(zhí)行步驟為：

先取線路兩端不含線路并聯(lián)高抗的線路集中參數(shù)模型，令線路兩端的電壓和電流相量分別為待求參數(shù)為線路阻抗以及線路對地導(dǎo)納建立線路兩端電流電壓關(guān)系：

則有：

對于線路一端安裝了并聯(lián)電抗的模型，則在安裝并聯(lián)電抗一端分流后實際的電流為：

其中為并聯(lián)高抗的參數(shù)，則有：

對于線路兩端安裝了并聯(lián)電抗的模型，則計算兩端的實際電流：

其中和分別為兩端并聯(lián)高抗的參數(shù)，則有

所述的一種基于WAMS線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警方法，所述的步驟2的具體執(zhí)行步驟為：

步驟2.1：將步驟1中計算得的線路對地導(dǎo)納參數(shù)表示為復(fù)數(shù)形式：

其中復(fù)數(shù)形式中的虛部B為電納參數(shù)，實部G為電導(dǎo)參數(shù)；

構(gòu)建動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)時間序列：

B_set＝{B₁，B₂，…} (13)

以及對應(yīng)的時間點

T_set＝{T₁，T₂，…} (14)

當(dāng)|B_i|＞|B_normal|*(1+k) (15)

則動態(tài)辨識的電納參數(shù)越限，其中B_normal為該線路電納的正常值，k為參數(shù)越限門限值百分?jǐn)?shù)；

步驟2.2：設(shè)置一個線路電納參數(shù)越限統(tǒng)計計數(shù)器C，初始值為0；

步驟2.3：對動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)進(jìn)行越限檢查，當(dāng)B_i滿足公式(15)的越限條件，則計數(shù)器C加1；如果

C≥C_warning (16)

則輸出該線路山火預(yù)警信號，C_warning為設(shè)置的參數(shù)異常次數(shù)預(yù)警限值。

所述的一種基于WAMS線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警方法，為了屏蔽線路電納參數(shù)B_i對應(yīng)時間點T_i開始S秒內(nèi)線路電納參數(shù)越限檢查，避免重復(fù)計數(shù)，還包括以下步驟：

步驟3：設(shè)置

T_start＝T_i+S (17)

當(dāng)時間點T_j滿足T_start＜T_j≤T_start+S，對時間動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)B_j進(jìn)行越限檢查，如果未發(fā)現(xiàn)越限動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)，則計數(shù)器C減1，并將T_start的數(shù)值修改為T_start+S，并回到步驟3繼續(xù)執(zhí)行；如果發(fā)現(xiàn)越限動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)B_j，則跳轉(zhuǎn)步驟2.3。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，通過對大量山火情況的分析，發(fā)現(xiàn)山火導(dǎo)致線路跳閘最終都是由于山火破壞了線路相與相之間以及相與地之間的絕緣，導(dǎo)致線路相間或相與地之間短路跳閘，而隨著電網(wǎng)廣域同步相量測量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System，WAMS)的廣泛應(yīng)用，由同步相量測量裝置(Phasor Measurement Unit，PMU)組成測量裝置，由于采用全球定位系統(tǒng)(GPS)或北斗定位系統(tǒng)對時，使得PMU在電網(wǎng)不同地點采集具有同步時間標(biāo)簽的電流電壓相量(幅值和相角)之間具備了物理意義聯(lián)系。運用上述同步測量相量不僅可以實時獲取電力系統(tǒng)動態(tài)信息，還可以動態(tài)辨識線路、變壓器等設(shè)備的參數(shù)。同時在分析中發(fā)現(xiàn)，線路的電納參數(shù)對于線路放電是十分敏感的。因此，本發(fā)明提出基于WAMS的線路參數(shù)動態(tài)辨識，并通過監(jiān)測所辨識的線路對地電納參數(shù)的異常達(dá)到線路山火預(yù)警的目的。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為輸電線路集中參數(shù)π形等效模型；

圖2為一端并聯(lián)高抗的輸電線路集中參數(shù)π形等效模型；

圖3為兩端并聯(lián)高抗的輸電線路集中參數(shù)π形等效模型；

圖4為本發(fā)明的流程示意圖。

具體實施方式

本實施例包括以下步驟：

步驟1：基于WAMS的電網(wǎng)線路參數(shù)動態(tài)辨識

步驟1.1：建立線路集中參數(shù)模型。常見的高壓線路有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是線路兩端不含線路并聯(lián)高抗、線路一端并聯(lián)高抗以及線路兩端并聯(lián)高抗，參看附圖1。選取線路兩端不含線路并聯(lián)高抗模型(附圖1)為例，WAMS的測量裝置PMU安裝在線路的兩端，可以直接同步測量線路兩端的電壓和電流相量，分別為待求的參數(shù)為線路阻抗以及線路對地導(dǎo)納建立線路兩端電流電壓關(guān)系：

步驟1.2：計算線路動態(tài)參數(shù)線路阻抗和線路對地導(dǎo)納

(3)和(4)中為PMU在線路兩端同步的測量值，因此阻抗和線路對地導(dǎo)納可以由(3)和(4)直接計算得到。

步驟1.3：對于線路一端安裝了并聯(lián)電抗情況進(jìn)行公式的修正。線路一段安裝了并聯(lián)電抗線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參看附圖2。以送端安裝了并聯(lián)高抗為例(受端安裝并聯(lián)高抗的例子類似)，由于PMU測量的送端電流中一部分流經(jīng)高抗，因此需要計算分流后實際注入受端線路的電流:

其中為并聯(lián)高抗的參數(shù)，因此(3)和(4)修改為:

步驟1.4：對于線路兩端安裝了并聯(lián)電抗情況進(jìn)行公式的修正。線路兩端安裝了并聯(lián)電抗線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參看附圖3。若線路兩端都裝有并聯(lián)高抗，則均需要計算送端實際注入線路和受端線路實際接收的電流：

和分別為送、受端并聯(lián)高抗的參數(shù)，因此(3)和(4)修改為:

步驟2：監(jiān)測線路對地電納參數(shù)的動態(tài)辨識值，并對異常參數(shù)進(jìn)行預(yù)警。

步驟2.1:將步驟1中計算得的線路導(dǎo)納參數(shù)可表示為復(fù)數(shù)形式：

上述復(fù)數(shù)形式中的虛部B為電納參數(shù)。經(jīng)過分析和案例驗證，電納參數(shù)對于線路放電十分敏感，無論是惡劣天氣下的線路電暈放電還是山火等其他原因引起的線路放電都將引起電納參數(shù)的突變。而山火導(dǎo)致電網(wǎng)線路跳閘最主要的原因也是因為溫升、產(chǎn)生帶電煙塵顆粒以及火焰產(chǎn)生的電場畸變等導(dǎo)致的線路放電，最終引起線路相間或相與地間的短路跳閘，是一個量變到質(zhì)變的過程。因此選取動態(tài)辨識的電納參數(shù)作為線路山火預(yù)警的監(jiān)測的對象是最為合適的。

步驟2.2：構(gòu)建動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)時間序列：

B_set＝{B₁，B₂，…} (13)

以及對應(yīng)的時間點

T_set＝{T₁，T₂，…} (14)

當(dāng)|B_i|＞|B_normal|*(1+k) (15)

認(rèn)為動態(tài)辨識的電納參數(shù)越限，其中B_normal為該線路電納的正常值，k為參數(shù)越限門限值百分?jǐn)?shù)，一般可取50％。

步驟2.3：設(shè)置一個線路電納參數(shù)越限統(tǒng)計計數(shù)器C，初始值為0。

步驟2.4：對動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)進(jìn)行越限檢查，當(dāng)B_i滿足(15)越限條件，計數(shù)器C加1。

如果C≥C_warning (16)

則輸出該線路山火預(yù)警信號，C_warning為設(shè)置的參數(shù)異常次數(shù)預(yù)警限值，例如可以取C_warning數(shù)值為10。

屏蔽線路電納參數(shù)B_i對應(yīng)時間點T_i開始S秒內(nèi)線路電納參數(shù)越限檢查，避免重復(fù)計數(shù)，S一般可以取5秒，并設(shè)置

T_start＝T_i+S (17)

步驟2.5：當(dāng)時間點T_j滿足T_start＜T_j≤T_start+S，對時間動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)B_j進(jìn)行越限檢查，如果未發(fā)現(xiàn)越限動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)，則計數(shù)器C 減1(如果C>1)，并將T_start的數(shù)值修改為T_start+S，對于時間點T_j+1重新開始步驟2.5；如果發(fā)現(xiàn)越限動態(tài)辨識的線路電納參數(shù)B_j，則跳轉(zhuǎn)步驟2.4。

通過上述步驟，完成基于WAMS線路參數(shù)動態(tài)辨識的電網(wǎng)線路山火預(yù)警，相關(guān)流程圖見附圖2。