基于災害類型和線路信息的重合閘成功率關聯分析方法與流程

本發明屬于電網防災減災領域，尤其涉及一種基于災害類型和線路信息的重合閘成功率關聯分析方法。

背景技術：

戶外運行的輸電線路受污穢、覆冰、雷擊、風偏、鳥害、外力破壞等災害的影響嚴重，很容易引發跳閘故障。據對2015年國家電網公司轄下330kv及以上電壓等級輸電線路跳閘數據的統計結果可知，引起線路故障跳閘的主要災害類型為雷擊、冰害、鳥害、風害和外力破壞。其中，雷擊是造成輸電線路跳閘的首要原因，約占跳閘總記錄數的40.68％；冰害、鳥害、外力破壞造成線路故障跳閘的概率接近，約為16％；風害約占9.64％。

輸電線路因雷擊、大風、鳥類放電引發的跳閘事故常為瞬時性故障，約占電力系統所有故障的60～90％，可由重合閘裝置快速恢復供電。重合閘在提高瞬時性故障時線路供電的連續性、系統運行的穩定性等方面起到了重大作用，但目前的重合閘技術還不能區分瞬時性故障和長時間故障。盲目地重合閘可能會使線路重合于長時間故障上，對電力系統將會造成巨大沖擊，引發更加嚴重的停電事件。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種基于災害類型和線路信息的重合閘成功率關聯分析方法，通過挖掘出的與重合閘成功率相關的強關聯規則，優化線路重合閘策略，從而提高電網的重合閘成功率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種基于災害類型和線路信息的重合閘成功率關聯分析方法，包括以下步驟：

s1、獲取線路跳閘信息，提取災害類型以及線路參數；

s2、結合線路重合閘成功情況，完成原始關聯分析數據集的輸入；

s3、設置支持度閾值，采用apriori算法搜索頻繁項集；

s4、以重合情況為規則后件，篩選出滿足要求的強關聯規則。

進一步地，本發明的步驟s1中的災害類型為雷擊、冰害、鳥害、風害和外力破壞，線路參數為線路的管轄單位、電壓類型、電壓等級和線路名稱。

進一步地，本發明的步驟s2中原始分析數據集的屬性為“管轄單位-電壓類型-電壓等級-線路名稱-災害類型-重合情況”。

進一步地，本發明的步驟s3中在采用apriori算法搜索頻繁項集前設置的支持度閾值為0.02。

進一步地，本發明的步驟s4中用于篩選強關聯規則的條件為置信度不小于0.6、提升度大于1。

本發明利用電網現有的跳閘信息，提取引發電網故障跳閘的常見災害類型和易發生故障跳閘的線路特征參數，并采用apriori算法挖掘二者與重合閘成功率之間的強關聯規則，可為基于電網跳閘故障預判的輸電線路重合閘策略優化提供依據，進一步提升電網安全穩定運行水平和持續可靠供電能力。

附圖說明

圖1是本發明基于災害類型和線路信息的重合閘成功率關聯分析方法的流程圖；

圖2是本發明實施例的采用apriori算法搜索頻繁項集流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所示，在本發明的一個具體實施例中，在跳閘數據中提取災害類型和線路信息，并采用apriori算法完成與跳閘情況的強關聯規則挖掘與分析，具體包括以下步驟：

s1、從線路調度部門自動獲取線路的ems跳閘信息，梳理由雷擊、冰害、鳥害、風害和外力破壞引發的跳閘事故，并提取跳閘記錄中線路的管轄單位、電壓類型、電壓等級和線路名稱；

s2、結合線路重合閘成功情況(包含重合成功和重合不成功兩種)，按照“管轄單位-電壓類型-電壓等級-線路名稱-災害類型-重合情況”的格式完成原始關聯分析數據集的輸入；

s3、設置支持度閾值＝0.02，對數據集中的1項集進行掃描，保留滿足支持度閾值的頻繁1項集，并由頻繁1項集組成新的數據集，再完成頻繁2項集的搜索。如此重復，使用逐層搜索的迭代方法從頻繁k項集組成的數據集中探索頻繁k+1項集，直到不存在滿足支持度閾值＝0.2要求的頻繁項集為止，具體的流程如附圖2所示；

其中，某一k項集的支持度表示該k項集在原始關聯分析數據集中出現的頻繁程度，即該k項集出現的次數與原始關聯分析數據集總記錄數的比值。s4、以重合情況為規則后件，篩選出置信度不小于0.6、提升度大于1的強關聯規則；

其中，對于關聯規則x＝>y，x為原始關聯分析數據集中屬性為{管轄單位，電壓類型，電壓等級，線路名稱，災害類型}中一種或多種的具體取值組合，如{500kv，雷擊}或{陜西，交流，500kv，風害}等，y為原始關聯分析數據集中與具體x取值對應的重合情況，存在{重合成功}和{重合不成功}兩種情況，則置信度和提升度的定義及計算公式如下：

置信度表示原始關聯分析數據集中在出現x的前提下再出現y的可能性，即包含x的項集中再包含y的概率。此參數是對關聯規則可信程度的衡量，數值越高，x出現時y出現的可能性越大，即由x推出y越可靠，在這種情況下可提前為y的可能出現采取有效的應對措施。記作confidence(x＝>y)，則有

confidence(x＝>y)＝p(y/x)＝p(xy)/p(x)

提升度表示在原始關聯分析數據集中x的出現對y出現可能性的提升程度，即為在出現x的前提條件下同時出現y的概率與單獨出現y的概率之比。此參數用于判斷關聯規則的有效性，彌補了支持度、置信度參數無法保證x與y不是相互獨立的缺陷。記作lift(x＝>y)，則有

lift(x＝>y)＝p(y/x)/p(y)＝p(xy)/[p(x)·p(y)]

按照步驟s1提取2015年國家電網公司轄下330kv及以上電壓等級輸電線路跳閘數據為樣本，按照步驟s2中規定的數據格式進行跳閘數據的整理，按照步驟s3中給出的apriori算法找出頻繁項集(如圖2)，并根據支持度的定義計算出每一個頻繁項集的支持度，篩選出滿足支持度閾值要求的頻繁項集，最后在滿足支持度閾值要求的頻繁項集中以重合情況為規則后件，以屬性為{管轄單位，電壓類型，電壓等級，線路名稱，災害類型}中一種或多種的具體取值組合為規則前件，構成形如x＝>y的不同關聯規則，根據關聯規則置信度和提升度的計算公式算出每一種關聯規則的置信度和提升度，按照步驟s4中的要求篩選出強關聯規則。按照上述步驟挖掘出的強關聯規則形式為：

按照上述獲得的強關聯規則，對重合閘策略進行如下調整：對于事先可判斷為雷暴或鳥類引起的跳閘事件，一般為瞬時性故障，按照原有的保護設置直接重合閘；對于判斷為強風或冰雪引起的跳閘事件，常為長時間故障，可產生閉鎖信號不啟動自動重合閘裝置；對于無法判斷故障類型的跳閘事件，沿用原有的保護設置進行重合閘。

經過調整后，2015年國網公司超、特高壓輸電線路災害故障的重合閘成功率可達81.63％，相比之前提高了18.16％。而且由雷擊、風害和冰害引起線路故障跳閘的比例較大，2015年這一比值為67.48％，表明提出的重合閘策略的有效性較為明顯。

上述重合閘策略的調整無需額外的增加相關的電網監測設備，也不受電網運行狀態的影響，具有很強的實用性和可操作性。