CN104835279A - 一种输电线路山火告警集中时期计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路山火告警集中时期计算方法，构建火点告警向量，并将所有火点告警向量进行矢量相加，得到一定时期内火点的向量和F_n，计算区域A线路山火告警的集中时期指数F_t：Δt为单位时间段，nΔt为总计算时间段，θ_n为F_n与坐标轴横轴的夹角；所述火点告警向量的模为历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，向量的方向θ_k：

Description

一种输电线路山火告警集中时期计算方法

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种输电线路山火告警集中时期计算方法。

背景技术

由于我国电能需求量不断增加，用电负荷不断增大，电网发展更加密集，越来越多的输电线路开始经过植被密集的山区。同时，随着气候变化，连续无降水事件频繁发生，导致输电线路山火问题日趋严重，线路山火告警数急剧攀升。如2014年1月29日-2月4日期间，湖南电网220kV及以上输电线路产生告警火点高达295个，为历史同期最高。

现有技术中，主要利用卫星监测火点数统计来确定山火高发时段，没有结合人工火点监测，地面红外监测系统等多种手段监测到的输电线路山火，火点数据统计不全面。同时，未考虑区分火点是否对线路产生影响，无法反映输电线路实际山火告警情况，对线路的防山火工作指导具有局限性。此外，现有的输电线路山火高发期的计算方法主要根据线路运维经验、工农业习俗来发布山火预警，无法定量计算特定区域内输电线路山火告警爆发的具体时段，不利于线路山火预警工作开展。

为了有针对性的开展输电线路山火预报预警，亟需进行输电线路山火告警集中时期定量计算，为电网山火预报预警，开展防山火工作提供科学有效指导，保障输电线路安全稳定运行。

发明内容

针对当前尚无定量计算山火预警集中时期，无法有针对性的开展山火预报预警和防山火工作的问题，本发明提供了一种输电线路山火告警集中时期计算方法，使用该方法可准确计算出特定区内的线路山火告警集中发生时间，科学指导电网山火预报预警和防山火工作。

本发明的技术方案为：一种输电线路山火告警集中时期计算方法，构建火点告警向量，并将所有火点告警向量进行矢量相加，得到一定时期内火点的向量和F_n，计算区域A线路山火告警的集中时期指数F_t：Δt为单位时间段，nΔt为总计算时间段，θ_n为F_n与坐标轴横轴的夹角；所述火点告警向量的模为历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，向量的方向θ_k：k＝1、2……n。

历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)采用下述步骤得到：

(1)确定计算输电线路山火告警集中时期的空间区域A，单位时间段Δt，总计算时间段nΔt，历史火点数据库范围与时间范围，输电线路的电压等级和线路山火告警距离f；

(2)以地心为原点，建立三维空间球坐标系，并将线路坐标点α(i,j,h)与所有火点坐标点β(i,j,h,t)定位在坐标系中，其中i为经度，j为纬度，h为海拔高度，t为火点发生时间；

(3)计算出每一个线路坐标点与所有火点之间的距离，记为建立火点距离数据库；

(4)进行距离判断：当r_α,β≤f时，将该距离值及相应的坐标信息和火点信息导入线路山火告警数据库；当r_α,β>f时，则不记录该信息数据；

(5)根据步骤(4)建立的线路山火告警数据库，判断火点告警记录是否在区域A内：当α(i,j)∈A且β(i,j,t)∈A，则将该火点记录β(i,j,t)导入火点数据库B，否则不记录该告警点；

(6)将火点数据库B，按照步骤(1)选取的单位时间Δt和时间范围，计算历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，其中k为按照时间先后排序的第k个单位时间，当单位时间Δt内历史上未有线路山火告警，则告警总数记录为0。

(7)根据步骤(6)计算出的单位时间山火告警数所在其时间序列的位置，计算出告警火点向量的方向θ_k：

${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}k}{n}$

其中，k为第k个单位时间，n为单位时间段的总数，将步骤(6)中的F(A,kΔt)作为向量的模；

(8)对步骤(7)建立的所有火点向量进行矢量相加，得到一定时期内火点的向量和计算F_n与坐标轴横轴的夹角θ_n，得到区域A线路山火告警的集中时期指数F_t：

$F_t=\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2\mathrm{\π}}n\mathrm{\Δ}t.$

所述可以Δt为一个月、nΔt为一年，或Δt为一天、nΔt为一个月。

本发明提供的是一种基于向量分析的输电线路山火告警集中时期计算方法，系考虑了特定区域内输电线路山火告警情况，并进行构建线路山火告警数空间向量，通过将火点告警向量进行空间矢量计算，得到山火集中发生定量时间区段，为开展输电线路山火预报预警提供参考。

本发明的有益效果是：

1、本发明可操作性强、实用性强，填补了目前尚无定量计算输电线路山火爆发集中时期的技术空白。

2、本发明适用性广，移植性好，采用该方法能够针对任意地区，不同电压等级，不同输电线路走廊计算其山火告警集中时期。

3、本发明采用卫星、地面红外监测等多种手段监测得到输电线路山火告警数来进行输电线路山火告警集中时期计算，保证了集中时期的计算准确度。

4、采用本发明计算出的输电线路山火告警集中时期，对于提前科学合理、经济有效部署防山火措施提供了重要的参考依据，减小电网因山火造成的损失。

附图说明

附图1为本发明计算流程图。

附图2为本发明火点告警向量示意图。

附图3为本发明火点告警向量计算示意图。

附图4为实施例1中长沙220kV及以上线路山火告警月份计算图。

附图5为实施例2中4月长沙220kV及以上线路山火告警日数计算图。

具体实施方式

如图1所示，本发明方法的具体步骤如下：

(1)基本参量选取。根据需求，确定计算输电线路火点告警集中时期的空间区域A，单位时间段Δt，总计算时间段nΔt，历史火点数据库范围与时间范围，输电线路的电压等级，线路山火告警距离。

(2)坐标空间定位。以地心为原点，建立三维空间球坐标系，并将线路坐标点α(i,j,h)与所有火点坐标点β(i,j,h,t)定位在坐标系中，i为经度，j为纬度，h为海拔高度，t为火点发生时间。

(3)输电线路坐标与火点数据空间匹配。根据步骤(2)定位后的线路与火点坐标，计算出每一个线路坐标点与所有火点之间的距离，记为r_α,β，并将所有计算得到的火点与杆塔之间的距离值建立火点距离数据库。

(4)建立线路山火告警数据库。根据步骤(3)建立的火点距离数据库，按照线路山火告警距离f，进行距离判断。

当r_α,β≤f时，则将该距离值及相应的坐标信息和火点信息导入建立的线路山火告警数据库。

当r_α,β>f时，则不记录该信息数据。

(5)计算区域内火点数。根据步骤(1)选取计算区域A，并根据步骤(4)建立的输电线路山火告警数据库，判断火点告警记录是否在区域内。当α(i,j)∈A且β(i,j,t)∈A，则将该火点记录β(i,j,t)导入火点数据库B，否则不记录为该告警点。

(6)单位时间告警数计算。将步骤(5)建立的火点数据库B，按照步骤(1)选取的单位时间Δt和时间范围，计算历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，其中k为按照时间先后排序的第k个单位时间，k＝1、2……n。当单位时间Δt内历史上未有线路山火告警，则告警总数记录为0。

(7)火点告警数向量构建。根据步骤(6)计算出的单位时间山火告警数所在其时间序列的位置，计算出告警火点向量的方向θ_k。

${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}k}{n}$

其中，k为第k个单位时间，n为单位时间段的总数。同时，将步骤(6)中的单位时间火点总数F(A,kΔt)作为向量的模。

(8)山火告警集中时期计算。对步骤(7)建立的所有火点向量进行矢量相加，得到一定时期内火点的向量和计算F_n与坐标轴横轴的夹角θ_n，则得到区域A线路山火告警的集中时期指数F_t：

$F_t=\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2\mathrm{\π}}n\mathrm{\Δ}t.$

以下以两个具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：

(1)基本参量选取。选取湖南长沙作为输电线路火点告警集中时期的空间区域记录为A，单位时间段为1个月，记录为Δt，总计算时间段为一年，即12个月。选取2013-2014年的历史卫星火点数据，人工上报火点数据和林业厅监测火点数据。选取220kV及以上电压等级的输电线路作为计算对象，线路山火告警距离定为1km。

步骤(2)～(5)同上。

(6)单位时间告警数计算。将步骤(5)建立的火点数据库B，按照步骤(1)选取的单位时间Δt，计算2005-2014年历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，其中k为按照时间先后排序的第k个单位时间。当单位时间Δt内历史上未有线路山火告警，则告警总数记录为0。

(7)火点告警数向量构建。根据步骤(6)计算出的单位时间山火告警数所在其时间序列的位置，计算出告警火点向量的方向θ_k。

${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}k}{n}$

其中，k为第k个单位时间，即第k月，n为一年总月数，即12。同时，将步骤(6)中的单位时间火点总数F(A,kΔt)作为向量的模。

(8)山火告警集中时期计算。对步骤(7)建立的所有火点向量进行矢量相加，得到火点的向量和计算F_n与坐标轴横轴的夹角为125.3°，即θ_n＝0.7π，根据公式

$F_t=\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2\mathrm{\π}}n\mathrm{\Δ}t$

计算得到长沙220kV及以上输电线路山火告警的集中时期指数F_t＝4.2月，即湖南长沙山火主要发生在4月份。

实施例2：

(1)基本参量选取。选取湖南长沙作为输电线路火点告警集中时期的空间区域，单位时间段为1天，总计算时间段4月1日-4月30日，即30天。选取2013-2014年的历史卫星火点数据，人工上报火点数据和林业厅监测火点数据。选取500kV及以上电压等级的输电线路作为计算对象，线路山火告警距离定为1km。

步骤(2)～(6)同实施例1。

(7)火点告警数向量构建。根据步骤(6)计算出的单位时间山火告警数所在其时间序列的位置，计算出告警火点向量的方向θ_k。

${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}k}{n}$

其中，k为第k个单位时间，即第k天，n为4月总天数，即30。同时，将步骤(6)中的单位时间火点总数F(A,kΔt)作为向量的模。

(8)山火告警集中时期计算。对步骤(7)建立的所有火点向量进行矢量相加，得到火点的向量和计算F_n与坐标轴横轴的夹角为45.6^°，即θ_n＝0.25π，根据公式

$F_t=\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2\mathrm{\π}}n\mathrm{\Δ}t$

则得到长沙220kV及以上输电线路山火告警的集中时期指数F_t＝3.8天，即山火告警主要发生在4月3日-4日。

Claims (4)

1.一种输电线路山火告警集中时期计算方法，其特征在于：

构建火点告警向量，并将所有火点告警向量进行矢量相加，得到一定时期内火点的向量和F_n，计算区域A线路山火告警的集中时期指数F_t：Δt为单位时间段，nΔt为总计算时间段，θ_n为F_n与坐标轴横轴的夹角；

所述火点告警向量的模为历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，向量的方向θ_k： ${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}k}{n},k=1,2......n.$

2.根据权利要求1所述的输电线路山火告警集中时期计算方法，其特征在于：历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)采用下述步骤得到：

(1)确定计算输电线路山火告警集中时期的空间区域A，单位时间段Δt，总计算时间段nΔt，历史火点数据库范围与时间范围，输电线路的电压等级和线路山火告警距离f；

(2)以地心为原点，建立三维空间球坐标系，并将线路坐标点α(i,j,h)与所有火点坐标点β(i,j,h,t)定位在坐标系中，其中i为经度，j为纬度，h为海拔高度，t为火点发生时间；

(3)计算出每一个线路坐标点与所有火点之间的距离，记为r_α,β，建立火点距离数据库；

(4)进行距离判断：当r_α,β≤f时，将该距离值及相应的坐标信息和火点信息导入线路山火告警数据库；当r_α,β>f时，则不记录该信息数据；

(5)根据步骤(4)建立的线路山火告警数据库，判断火点告警记录是否在区域A内：当α(i,j)∈A且β(i,j,t)∈A，则将该火点记录β(i,j,t)导入火点数据库B，否则不记录该告警点；

(6)将火点数据库B，按照步骤(1)选取的单位时间Δt和时间范围，计算历史同期的线路山火告警总数F(A,kΔt)，其中k为按照时间先后排序的第k个单位时间，当单位时间Δt内历史上未有线路山火告警，则告警总数记录为0。

3.根据权利要求2所述的输电线路山火告警集中时期计算方法，其特征在于还包括下述步骤：

(7)根据步骤(6)计算出的单位时间山火告警数所在其时间序列的位置，计算出告警火点向量的方向θ_k：

${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}k}{n}$

其中，k为第k个单位时间，n为单位时间段的总数，将步骤(6)中的F(A,kΔt)作为向量的模；

(8)对步骤(7)建立的所有火点向量进行矢量相加，得到一定时期内火点的向量和计算F_n与坐标轴横轴的夹角θ_n，得到区域A线路山火告警的集中时期指数F_t：

$F_t=\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2\mathrm{\π}}n\mathrm{\Δ}t.$

4.根据权利要求1所述的输电线路山火告警集中时期计算方法，其特征在于Δt为一个月、nΔt为一年，或Δt为一天、nΔt为一个月。