本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護與控制，具體為干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、雷電是一種自然現(xiàn)象，它在給人類帶來自然美景的同時，也對配電網(wǎng)系統(tǒng)構成了重大威脅。雷電放電過程中產(chǎn)生的高電壓和強電流可能會對配電網(wǎng)設施造成嚴重破壞，甚至引發(fā)災難性事故。因此，對雷擊位置進行準確評估和預測顯得尤為重要。

2、在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，雷電同樣是一個重大威脅。配電網(wǎng)系統(tǒng)包括各種干線和支線，干線是主要的輸電線路，支線則是連接干線和具體用戶的次要線路。這些線路通常經(jīng)過各種復雜的地形和環(huán)境，周圍可能有建筑物、樹叢等各種物體，這些物體對雷電的落地點有顯著的影響。特別是在配電網(wǎng)中，不同高度和位置的建筑物和樹叢對雷擊的屏蔽作用和吸引作用，使得雷擊點的預測更加復雜。因此，設計一種能夠結合配電網(wǎng)系統(tǒng)中干線和支線布置情況以及臨近物體影響的雷擊位置概率性分布評估方法顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術問題是：解決配電網(wǎng)在雷擊情況下準確評估雷擊位置概率性分布和全面評估雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)潛在影響的技術問題。

3、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其包括如下步驟，

4、采集配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并進行預處理；使用dfs對大圖中的每個點進行遍歷，判斷無連接子圖的個數(shù)；對每個無連接的子圖繪制包圍線；在包圍線范圍內進行雷擊位置的概率性分布評估；設計并訓練動態(tài)電流波形模型，模擬雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電流。

5、作為本發(fā)明所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)地理坐標、高分辨率地形數(shù)據(jù)、線路材質、歷史氣象數(shù)據(jù)和地區(qū)歷史雷電事件記錄。

6、所述預處理為將配電網(wǎng)數(shù)據(jù)整合為數(shù)據(jù)集，并通過配電網(wǎng)地理坐標中的桿塔位置構建大圖。

7、作為本發(fā)明所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述判斷無連接子圖的個數(shù)包括，從大圖中選擇一個未訪問的節(jié)點作為起始節(jié)點，從起始節(jié)點開始，使用dfs遍歷所有與初始節(jié)點相連的節(jié)點，將相連節(jié)點標記為已訪問，遍歷過程中，記錄每個節(jié)點與相連節(jié)點的連接關系。

8、重復遍歷過程，尋找未被訪問的節(jié)點作為新的起始節(jié)點，進行下一次深度優(yōu)先遍歷，直至所有節(jié)點都被訪問,遍歷結束。

9、作為本發(fā)明所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對每個無連接的子圖繪制其包圍線包括，根據(jù)子圖中桿塔的位置，分別繪制每個子圖的包圍線，其中包圍線上的每一個端點到所有干線和支線的距離≤設置的包圍線距離。

10、若兩個分隔的桿塔的包圍線有交點，則將包圍線重疊的地方去除，并合并成一個新的包圍線。

11、按照順時針方向儲存合并后的包圍線的每一個端點，并形成一個新的封閉圖形。

12、作為本發(fā)明所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過egm物理模型確定雷擊點包括，通過egm模型通過計算吸引半徑對每一個生成的閃電事件進行分類，確定閃電事件的的擊中位置是否在線路的建筑物或者樹叢上。

13、所述吸引半徑表示為，

14、r＝1.86i0.78h0.255

15、ra＝0.84h10.6i0.74

16、其中，r表示建筑物的吸引半徑，ra表示樹叢的吸引半徑，h表示建筑物的高度，i表示電流強度，h1表示樹叢的高度。

17、若雷電離建筑物的距離在建筑物的吸引半徑內且離建筑物的距離比離樹叢的距離近則落雷點在建筑物的中點。

18、若雷電離樹叢的距離在樹叢的吸引半徑內且離樹叢的距離比離建筑物的距離近則落雷點在樹叢的中點。

19、若雷電離建筑物的距離大于建筑物的吸引半徑且雷電離樹叢的距離大于樹叢的吸引半徑則落雷點在地面的垂直點。

20、若雷擊的擊中位置為建筑物或樹叢，則為直接雷擊。

21、作為本發(fā)明所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述模擬雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電流包括，通過動態(tài)電流波形模型對直接雷擊畫電流波形，具體方法為cigre方法或heidler方法。

22、所述cigre方法表示為，

23、i(t)＝at+btn,t≤tn

24、

25、其中，i(t)表示時間t的上升電流值，i1(t)表示時間t的衰減電流值，a,b,n表示電流上升階段的參數(shù)，決定電流波形的初始上升特性，tn表示電流達到峰值的時間，i1、i2表示衰減階段的電流峰值參數(shù)，t1、t2表示衰減階段的時間常數(shù)。

26、所述heidler方法表示為，

27、

28、其中，i2(t)表示時間t的上升電流值，τ1、τ2表示時間常數(shù)，η表示歸一化因子，n表示形狀參數(shù)。

29、本發(fā)明的另外一個目的是提供干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的系統(tǒng)，其能通過集成動態(tài)電流波形模型和egm物理模型，解決了現(xiàn)有技術中無法精確模擬雷電事件對配電網(wǎng)影響和缺乏有效雷擊風險評估的問題。

30、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、子圖包圍線繪制模塊、概率性分布評估模塊以及動態(tài)電流波形模型模塊。

31、所述數(shù)據(jù)采集模塊負責采集配電網(wǎng)的地理坐標、高分辨率地形數(shù)據(jù)、線路材質、歷史氣象數(shù)據(jù)和地區(qū)歷史雷電事件記錄，并將采集的數(shù)據(jù)整合為數(shù)據(jù)集，并通過桿塔位置構建大圖。

32、所述子圖包圍線繪制模塊根據(jù)子圖中桿塔的位置繪制包圍線，處理包圍線的重疊區(qū)域，合并成新的包圍線，并形成封閉圖形。

33、所述概率性分布評估模塊用于確定閃電參數(shù)的統(tǒng)計分布，并利用蒙特卡洛方法生成隨機樣本，構建egm物理模型，用于確定雷擊點。

34、所述動態(tài)電流波形模型模塊使用cigre方法或heidler方法模擬直接雷擊的電流波形。

35、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上所述干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的步驟。

36、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的步驟。

37、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過精確評估雷擊位置的概率性分布并全面考慮雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)的潛在影響，顯著提高了配電網(wǎng)的雷電防護能力，降低了雷擊事故的發(fā)生率，確保了電力供應的穩(wěn)定性和安全性。

技術特征：

1.干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于：所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)地理坐標、高分辨率地形數(shù)據(jù)、線路材質、歷史氣象數(shù)據(jù)和地區(qū)歷史雷電事件記錄；

3.如權利要求2所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于：所述判斷無連接子圖的個數(shù)包括，從大圖中選擇一個未訪問的節(jié)點作為起始節(jié)點，從起始節(jié)點開始，使用dfs遍歷所有與初始節(jié)點相連的節(jié)點，將相連節(jié)點標記為已訪問，遍歷過程中，記錄每個節(jié)點與相連節(jié)點的連接關系；

4.如權利要求3所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于：所述對每個無連接的子圖繪制其包圍線包括，根據(jù)子圖中桿塔的位置，分別繪制每個子圖的包圍線，其中包圍線上的每一個端點到所有干線和支線的距離≤設置的包圍線距離；

5.如權利要求4所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于：所述進行雷擊位置的概率性分布評估包括，確定閃電參數(shù)的統(tǒng)計分布，利用確定的統(tǒng)計分布，采用蒙特卡洛方法生成隨機樣本，構建egm物理模型，通過egm物理模型確定雷擊點。

6.如權利要求5所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于：所述通過egm物理模型確定雷擊點包括，通過egm模型計算吸引半徑，對每一個生成的閃電事件進行分類，確定閃電事件的的擊中位置是否在線路的建筑物或者樹叢上；

7.如權利要求6所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法，其特征在于：所述模擬雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電流包括，通過動態(tài)電流波形模型對直接雷擊畫電流波形，具體方法為cigre方法或heidler方法；

8.一種采用如權利要求1～7任一所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集模塊、子圖包圍線繪制模塊、概率性分布評估模塊以及動態(tài)電流波形模型模塊；

9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求1至7中任一項所述的干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至7中任一項所述干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明公開了干線和支線布置評估雷擊位置概率性分布的方法及系統(tǒng)，涉及電力系統(tǒng)保護與控制技術領域，包括：采集配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并進行預處理；使用DFS對大圖中的每個點進行遍歷，判斷無連接子圖的個數(shù)；對每個無連接的子圖繪制包圍線；在包圍線范圍內進行雷擊位置的概率性分布評估；設計并訓練動態(tài)電流波形模型，模擬雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電流；本發(fā)明通過精確評估雷擊位置的概率性分布并全面考慮雷電事件對配電網(wǎng)系統(tǒng)的潛在影響，顯著提高了配電網(wǎng)的雷電防護能力，降低了雷擊事故的發(fā)生率，確保了電力供應的穩(wěn)定性和安全性。

技術研發(fā)人員：張松,蔡永翔,肖小兵,李躍,祁汭晗,何肖蒙,徐玉韜,賈磊,郝樹青,張恒榮,鄭友卓,劉安茳,何明君,樊科,王揚,苗宇,李新皓,李前敏,何心怡,周依然,羅劍
受保護的技術使用者：貴州電網(wǎng)有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6