基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法

本发明涉及计算机数据处理，尤其涉及一种基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法。

背景技术：

1、地磁感应电流(geomagnetically induced currents，gic)，是地球磁场发生强烈扰动时的强感应电场在导电体内产生的感应电流，持续时间为几秒到几小时不等。而地球磁场的强烈扰动一般是由太阳活动所引起的，被称为地磁暴或磁暴，当地磁暴发生时，电力网络系统中地磁感应电流的扰动会令变压器铁芯半周饱和，使得谐波产生以及无功吸收增加，从而导致变压器热点发热，引起电网设备的误保护，造成大面积停电，甚至有可能威胁整个电力网络系统的安全，对于电力网络系统的安全运行有极大的影响。

2、因此，在地磁暴发生时能够有效地对电网中的地磁感应电流进行监测的手段显得尤为重要，目前采用的常规方式是通过各种装置对地磁暴发生时的地面总地磁场变化进行记录，通过重建地球表面的地磁场，进而计算感应地电场，再通过建立电网的模型，由人工计算流经电网的地磁感应电流，。但由于我国“西电东送”、长距离输电系统的建设，导致电网结构极其复杂，对电网中的地磁感应电流进行建模时，需要消耗大量的人力、物力和财力，并且缺乏有效的可视化手段。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法，旨在解决对电网中的地磁感应电流进行监测的方式效率较低，缺乏有效的可视化手段的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法，所述地磁感应电流建模和可视化方法包括以下步骤：

3、构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络；

4、构建所述电力网络中地磁感应电流的计算模型；

5、基于所述图谱网络以及所述计算模型对所述电力网络中的地磁感应电流进行表征。

6、优选地，所述构建所述电力网络中地磁感应电流的计算模型的步骤包括：

7、获取所述电力网络各个节点之间的网络导纳矩阵以及接地阻抗矩阵；

8、获取各个所述节点的入地地磁感应电流组成的列矩阵；

9、基于所述网络导纳矩阵、所述接地阻抗矩阵以及所述列矩阵，构建所述计算模型。

10、优选地，所述获取各个所述节点的入地地磁感应电流组成的列矩阵的步骤包括：

11、基于预设电场确定各个所述节点对应的等效输入电压；

12、基于所述等效输入电压以及各个所述节点对应的等效电阻，确定各个所述节点的入地地磁感应电流；

13、基于所述入地地磁感应电流确定所述列矩阵。

14、优选地，所述基于预设电场确定各个所述节点对应的等效输入电压的步骤包括：

15、将均匀地电场作为所述预设电场；

16、基于所述均匀地电场以及各个所述节点的地理信息，确定所述等效输入电压。

17、优选地，所述获取所述电力网络各个节点之间的网络导纳矩阵以及接地阻抗矩阵的步骤包括：

18、基于各个所述节点对应的等效电阻，确定所述电力网络的导体电阻率；

19、基于所述导体电阻率，确定所述网络导纳矩阵以及所述接地阻抗矩阵。

20、优选地，所述构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络的步骤包括：

21、获取所述电力网络中各个节点的地理信息、电数据以及传输线路；

22、基于所述地理信息、所述电数据以及所述传输线路，构建所述图谱网络。

23、优选地，所述基于所述图谱网络以及所述计算模型对所述电力网络中的地磁感应电流进行表征的步骤包括：

24、当所述电力网络中产生地磁感应电流时，基于所述计算模型获得电流数据；

25、基于所述图谱网络表征所述电流数据，以进行可视化。

26、优选地，所述构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络的步骤之后，还包括：

27、监测所述电力网络是否存在新增节点；

28、若存在所述新增节点，则获取所述新增节点对应的节点参数；

29、基于所述节点参数更新所述图谱网络。

30、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种地磁感应电流建模和可视化设备，所述地磁感应电流建模和可视化设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的地磁感应电流建模和可视化程序，所述地磁感应电流建模和可视化程序被所述处理器执行时实现如上所述的地磁感应电流建模和可视化方法的步骤。

31、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有地磁感应电流建模和可视化程序，所述地磁感应电流建模和可视化程序被处理器执行时实现如上所述的地磁感应电流建模和可视化方法的步骤。

32、本发明提出的基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法，通过构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络；构建所述电力网络中地磁感应电流的计算模型；基于所述图谱网络以及所述计算模型对所述电力网络中的地磁感应电流进行表征。实现了电网对于地磁感应电流的高效建模，并采用图谱网络的方式实现了电网以及地磁感应电流大小的可视化，使得电网具备较强的自我校验能力和扩展能力，从而节省了大量的人力、物力和财力，使得大规模地磁感应电流建模具备可行性。

技术特征：

1.一种基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述地磁感应电流建模和可视化方法包括：

2.如权利要求1所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述构建所述电力网络中地磁感应电流的计算模型的步骤包括：

3.如权利要求2所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述获取各个所述节点的入地地磁感应电流组成的列矩阵的步骤包括：

4.如权利要求3所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述基于预设电场确定各个所述节点对应的等效输入电压的步骤包括：

5.如权利要求2所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述获取所述电力网络各个节点之间的网络导纳矩阵以及接地阻抗矩阵的步骤包括：

6.如权利要求1所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络的步骤包括：

7.如权利要求1所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述基于所述图谱网络以及所述计算模型对所述电力网络中的地磁感应电流进行表征的步骤包括：

8.如权利要求1至7任一项所述的地磁感应电流建模和可视化方法，其特征在于，所述构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络的步骤之后，还包括：

9.一种地磁感应电流建模和可视化设备，其特征在于，所述地磁感应电流建模和可视化设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的地磁感应电流建模和可视化程序，所述地磁感应电流建模和可视化程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的地磁感应电流建模和可视化方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有地磁感应电流建模和可视化程序，所述地磁感应电流建模和可视化程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的地磁感应电流建模和可视化方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于图谱网络的地磁感应电流建模和可视化方法，包括：构建多电压等级的电力网络对应的图谱网络；构建所述电力网络中地磁感应电流的计算模型；基于所述图谱网络以及所述计算模型对所述电力网络中的地磁感应电流进行表征。本发明实现了电网对于地磁感应电流的高效建模，并采用图谱网络的方式实现了电网以及地磁感应电流大小的可视化，使得电网具备较强的自我校验能力和扩展能力，从而节省了大量的人力、物力和财力，使得大规模地磁感应电流建模具备可行性。

技术研发人员：袁丁,陈雯,罗丁,王贤,王戈
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13