CN103065212A - 一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统及其方法 - Google Patents

一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统及其方法，其是通过气象数值预报部分采集区域内WRF气象数值预报的预报值，送入气象数据标准化部分，气象数据标准化部分依据基于空间地理信息的污区分布图，提取重点污区的数值预报数据，送入污闪预警计算部分，污闪预警计算部分提取污闪模型，计算生成污闪预警信息，送入信息发布部分，信息发布部分直观发布显示重点输变电设备的污闪预警信息，并在基于空间地理信息上显示将发生污闪的输变电设备。本发明实现了污闪未来发生的自动识别和污闪预警的自动化，解决了人工经验预测线路污闪的随机性问题，直接定位污闪线路，解决了定时巡检的大面积清扫的劳动强度大、效率低的问题。

Description

一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统及其方法
技术领域
本发明涉及的是一种电网技术领域，具体涉及的是一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统及其方法。
背景技术
电网污闪灾害是一种电网环境灾害，电力部门称电网污闪为污闪事故，它是适宜气象条件和污闪区内及附近大气被严重污染综合作用的结果。因为污闪，高压线被烧断，瓷瓶被烧坏，电力设备被损坏等，致使变电站跳闸而造成大面积停电，人民生活、工业生产等都会受到很大的影响，给电力部门和社会各界造成了巨大的经济损失。近些年由于大气污染严重、气候恶化等原因，电网系统出现数次大面积污闪事故。污闪期间高电压等级的继电保护经受了严峻考验，同时对电网的安全稳定运行造成了极大的威胁。
而输电线路污闪发生的主要原因是线路污秽和线路周围气象环境的叠加影响，目前的污闪防治方案大多是人工巡检，根据每年的线路污秽巡检记录和历史污闪发生记录制作区域污闪（盐密度）分布图并结合人工经验，制定定期输电线路污秽清扫时间和巡检计划，对重度污秽区定期人工巡检和清扫，防止污闪的发生。但传统的防治方式，由于人工定期巡检是根据以往的人工经验和人工取样绘制的盐密度分布图，考虑多发污闪灾害的季节，制定定期巡检计划，完成污闪防治工作；其存在以下不足：（1）人工经验判断，存在很大的人为因素；（2）没有科学的污闪预警模型，污闪预防概率小。（3）定期巡检方法，面积大效率低、资源浪费严重于是定期、大面积巡检，人力消耗和检查的效率都不理想。（4）位置针对性不够，传统方法无法准确判断污闪发生的可能位置，只能对以往发生过的位置和区域巡检。（5）定期巡检不科学，巡检时间一般在多发季节前一个月左右，对污闪防治效果不明显。（6）由于没有科学模型作为指导，无法形成预警信息，对电网的安全运行决策没有参考意义。因此无法从根本上解决污闪的预警和预防工作，经常出现大面积污闪现象的发生。
为此，电力系统迫切需要一种对电网污闪进行短期预警的系统，该系统能够取代传统的污闪预防方式，以科学的污闪触发条件，输出明确的线路污闪预警。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，能够引入数值格点预报数据输入该地区污闪发生模型，输出输电线路污闪预警信息，实现了污闪未来发生的自动识别，自动输出有污闪危险的输电线路，实现了污闪预警的自动化。解决了人工经验预测线路污闪的随机性问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统，其包括基于空间地理信息的污区分布图，其特征在于，其还包括：
信息发布部分，通过电网地理信息系统以闪烁方式报警，同时提供报警查询方式提供历史预警信息查询；
污闪模型部分，用于判断污闪是否可能发生，输出输变电设备污闪预警，预警信息传入信息发布部分；
污闪预警计算部分，用于将重点输变电设备的数值预报序列作为参数传递入污闪模型部分；
气象数据标准化部分，用于提取污区分布图中的重度盐密度分区和重点输变电设备的地理信息系统位置，同时提取气象数值预报部分对应位置的数值预报值，并形成重点污区输变电设备的数值预报序列，传入污闪预警计算部分；
气象数值预报部分，负责接受WRF数值预报数据，并将数值预报数据按照标准的格式的进行入库操作，存入数据库中，并等待气象数据标准化部分的数据调用；
所述气象数值预报部分、气象数据标准化部分、污闪模型部分、污闪预警计算部分和信息发布部分依次信号电连接。
一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，其特征在于，其包括气象数值预报部分、气象数据标准化部分、污闪模型部分、污闪预警计算部分、信息发布部分；其方法步骤如下：
（1）采集气象数据；气象数值预报部分采集区域内WRF气象数值预报的预报值，送入气象数据标准化部分；
（2）提取重点污区的数值预报数据；气象数据标准化部分气象数据标准化部分依据基于空间地理信息的污区分布图，提取重点污区的数值预报数据，送入污闪预警计算部分；
（3）生成污闪预警信息；污闪预警计算部分提取污闪模型，计算生成污闪预警信息，送入信息发布部分；
（4）显示污闪预警信息；信息发布部分直观发布显示重点输变电设备的污闪预警信息，并在基于空间地理信息上显示将发生污闪的输变电设备。
本发明通过将格点气象预报数据引入污闪预警模型中，实现了污闪未来发生的自动识别，自动输出有污闪危险的输电线路，实现了污闪预警的自动化；解决了人工经验预测线路污闪的随机性问题。而且依据本发明的方法完成的预警，直接定位污闪线路，解决了定时巡检的大面积清扫的劳动强度大、效率低的问题；其优点如下：
1.污闪预警采用格点密集的数值预报值，对每个点做预警校验，污闪预警的位置精度较高。
2.污闪预警的数据源是数值预报，数值预报的预见期是1-72小时，这样预见期内可以安排有针对性的巡检。
3.本方法建立在科学的污闪识别模型基础上，污闪预警信息有较高的决策意义。
4.通过本方法可以实现的污闪自动识别、污闪较高精度定位、预见期内防治三点高效的解决污闪的途径，有效的提升了防治效率，避免的资源浪费。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的基于气象数值预报的污闪预警方法框架示意图；
图2 污闪预警方法数值预报模型处理流程图；
图3 污闪预警方法污闪预警计算部分的数据处理流程图；
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本实施例是针对线路污闪预警和预防，而引入数值格点预报数据输入该地区污闪发生模型，输出输电线路污闪预警信息形成一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统及其方法。
本实施例针对传统方法的缺点，重点放在污闪发生前的预警研究上，提供了一种基于气象数值预报污闪预警系统，该系统能在合理的预警时间（1-72小时）内，较高精度定位污闪发生的位置，使污闪的防治工作科学而高效的开展，为电网的安全运行提供决策信息。其系统包括气象数值预报部分、气象数据标准化部分、污闪模型部分、污闪预警计算部分、信息发布部分；上述各部分依次信号电连接，气象数值预报部分采集区域内WRF气象数值预报预报值，送入气象数据标准化部分，气象数据标准化部分依据基于空间地理信息的污区分布图，提取重点污区的数值预报数据，送入污闪预警计算部分，污闪预警计算部分提取污闪模型，计算生成污闪预警信息，送入信息发布部分，信息发布部分直观发布显示重点输变电设备的污闪预警信息，并在基于空间地理信息上显示将发生污闪的输变电设备。其中，污闪预警计算部分首先选择污闪模型部分中的污闪模型，将重点输变电设备的数值预报序列作为参数传递入污闪模型，污闪模型计算线路杆塔和输变电设备的污闪发生识别条件，判断污闪是否可能发生，输出输变电设备污闪预警，预警信息传入信息发布部分；信息发布部分接受污闪预警信息传入，并通过电网地理信息系统以闪烁方式报警，同时提供报警查询方式提供历史预警信息查询。
依据本发明构建的输电线路污闪预警方法，其方法步骤如下：
（1）采集气象数据；气象数值预报部分采集区域内WRF气象数值预报的预报值，送入气象数据标准化部分；该气象数值预报部分采取区域内WRF气象数值预报的预报值是按照标准的格式进行入库操作，存入数据库中，并等待气象数据标准化部分的数据调用。
（2）提取重点污区的数值预报数据；气象数据标准化部分气象数据标准化部分依据基于空间地理信息的污区分布图，提取重点污区的数值预报数据，送入污闪预警计算部分。
该气象数据标准化部分提取污区分布图中的重度盐密度分区和重点输变电设备的地理信息系统位置，同时提取气象数值预报部分对应位置的数值预报值，并形成重点污区输变电设备的数值预报序列，例如温涌线在污区III区的部分为从21号杆塔至49号杆塔，对应提取中间28个杆塔的地理位置，对每个杆塔形成1-72小时数值预报值序列，传入污闪预警计算部分。
（3）生成污闪预警信息；污闪预警计算部分提取污闪模型，计算生成污闪预警信息，送入信息发布部分；污闪预警计算部分提取污闪模型的方法为：选择污闪模型部分中的污闪模型，将重点输变电设备的数值预报序列作为参数传递入污闪模型；
上述计算生成污闪预警信息方法为：污闪模型计算线路杆塔和输变电设备的污闪发生识别条件，判断污闪是否可能发生，输出输变电设备的污闪预警信息。
（4）显示污闪预警信息；信息发布部分直观发布显示重点输变电设备的污闪预警信息，并在基于空间地理信息上显示将发生污闪的输变电设备。信息发布部分接受污闪预警信息传入，并通过电网地理信息系统以闪烁方式报警，同时提供报警查询方式提供历史预警信息查询。
本实施例构建的上述输电线路污闪预警方法，自动提取自动气象站数据和数值预报数据，自动校验重度污染区的线路气象环境状态，通过污闪预警模型，自动输出有污闪危险的输电线，并发布污闪线路预警。为更好的阐述本发明的优点，其实施例如下：
图2是污闪预警方法数值预报模型处理流程图，表示在天气预报模式（WRF）5*5 KM数值产品的基础信息基础上，结合电网地理信息位置，生成局部数值预报；结合矢量污区分布图（盐密度分布图），运行边界层模块数据信息,最后输出边界高度层100米以内的近地层、预报时效达到72小时的区域高分辨率局地气象数值预报。再提取重要输变电设备（变电站、输电线路）位置，生成点数值预报信息序列。
图3是污闪预警方法污闪预警计算部分的识别处理流程图，表示在接收输入的局部点气象数值预报序列后，使用该部分值，生成污闪预警的判断依据，判定发生季节（污闪发生共性条件），盐密度III区区域(污闪高频率发生共性条件)，湿度从66%到81%到90%（污闪发生共性条件），连续三天小雨雪天气<10MM（污闪发生地区特殊条件），气温从7.2降低到-2.5（污闪发生地区特殊条件），平均风速<=2.7M/S（污闪发生地区特殊条件），各个判定条件是“与“关系。结果满足输出重点区域输电设备污闪预警信息。
通过上述实施例，本发明的优点如下：
1、污闪预警采用格点密集的数值预报值，对每个点做预警校验，污闪预警的位置精度较高。
2、污闪预警的数据源是数值预报，数值预报的预见期是1-72小时，这样预见期内可以安排有针对性的巡检。
3、本方法建立在科学的污闪识别模型基础上，污闪预警信息有较高的决策意义。
4、通过本方法可以实现的污闪自动识别、污闪较高精度定位、预见期内防治三点高效的解决污闪的途径，有效的提升了防治效率，避免的资源浪费。
基于上述，本发明基础是电力部门绘制的地区污秽（盐密度）分布图，多年的地区污闪气象因子统计分析以及该地区0-72 小时WRF气象数值预报值；并通过将格点气象预报数据引入污闪预警模型中，实现了污闪未来发生的自动识别，自动输出有污闪危险的输电线路，实现了污闪预警的自动化；解决了人工经验预测线路污闪的随机性问题。而且依据本发明的方法完成的预警，直接定位污闪线路，解决了定时巡检的大面积清扫的劳动强度大、效率低的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (6)

1. 一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警系统，其包括基于空间地理信息的污区分布图，其特征在于，其还包括：
信息发布部分，通过电网地理信息系统以闪烁方式报警，同时提供报警查询方式提供历史预警信息查询；
污闪模型部分，用于判断污闪是否可能发生，输出输变电设备污闪预警，预警信息传入信息发布部分；
污闪预警计算部分，用于将重点输变电设备的数值预报序列作为参数传递入污闪模型部分；
气象数据标准化部分，用于提取污区分布图中的重度盐密度分区和重点输变电设备的地理信息系统位置，同时提取气象数值预报部分对应位置的数值预报值，并形成重点污区输变电设备的数值预报序列，传入污闪预警计算部分；
气象数值预报部分，负责接受WRF数值预报数据，并将数值预报数据按照标准的格式的进行入库操作，存入数据库中，并等待气象数据标准化部分的数据调用；
所述气象数值预报部分、气象数据标准化部分、污闪模型部分、污闪预警计算部分和信息发布部分依次信号电连接。
2. 一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，其特征在于，其包括气象数值预报部分、气象数据标准化部分、污闪模型部分、污闪预警计算部分、信息发布部分；其方法步骤如下：
（1）采集气象数据；气象数值预报部分采集区域内WRF气象数值预报的预报值，送入气象数据标准化部分；
（2）提取重点污区的数值预报数据；气象数据标准化部分气象数据标准化部分依据基于空间地理信息的污区分布图，提取重点污区的数值预报数据，送入污闪预警计算部分；
（3）生成污闪预警信息；污闪预警计算部分提取污闪模型，计算生成污闪预警信息，送入信息发布部分；
（4）显示污闪预警信息；信息发布部分直观发布显示重点输变电设备的污闪预警信息，并在基于空间地理信息上显示将发生污闪的输变电设备。
3. 根据权利要求2所述的一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述气象数值预报部分采取区域内WRF气象数值预报的预报值是按照标准的格式进行入库操作，存入数据库中，并等待气象数据标准化部分的数据调用。
4. 根据权利要求2所述的一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述气象数据标准化部分提取污区分布图中的重度盐密度分区和重点输变电设备的地理信息系统位置，同时提取气象数值预报部分对应位置的数值预报值，并形成重点污区输变电设备的数值预报序列，传入污闪预警计算部分。
5. 根据权利要求2所述的一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，其特征在于，所述步骤（3）中，污闪预警计算部分提取污闪模型的方法为：选择污闪模型部分中的污闪模型，将重点输变电设备的数值预报序列作为参数传递入污闪模型；
所述计算生成污闪预警信息方法为：所述污闪模型计算线路杆塔和输变电设备的污闪发生识别条件，判断污闪是否可能发生，输出输变电设备的污闪预警信息。
6. 根据权利要求2所述的一种基于气象数值预报的输电线路污闪预警方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述信息发布部分接受污闪预警信息传入，并通过电网地理信息系统以闪烁方式报警，同时提供报警查询方式提供历史预警信息查询。
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