CN104950187B - 一种基于电网gis的雷电分析预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电网GIS的雷电分析预警方法及系统，包括以下步骤：根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层；获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据已以及气象云图信息数据；建立雷电天气数据模型；将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级，将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联，将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示；本发明有益效果：对雷电落区进行分析，建立专业的电力雷电灾害预警模型，并关联电力设备，形成针对单条线路、设备的精细预警。有助于形成有针对性的预防雷电灾害措施规范，减少电网损失。
Description
技术领域
本发明属于电力系统的气象预警领域，具体涉及一种基于电网GIS的雷电分析预警方法及系统。
背景技术
雷电是自然界中一种瞬间放电现象，同时伴随有雷声，具有高电流、高电压、变化快、放电时间短、辐射性强等特点，雷电对于电力设施、电气设备等具有很强的破坏力，雷电灾害考验着电网设备的安全。7月份进入雨季，雷电活动强烈，是电力设备雷击跳闸的高发季节。
目前的雷电定位系统能够及时监控并收集当前雷击信息，但是不能反映雷击对当前电网的影响，不能提前对雷电天气及雷电落区做出准确有效的预警，导致雷电灾害来临时，不能及时做好电力设备的提前防护工作，可能会对电力设施或电网设备造成极大的危害，影响正常供电。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于电网GIS的雷电分析预警方法及系统，该方法及系统基于电网GIS的雷电落区分析及雷电预警，能实现电网对雷电的主动性防御，将雷电带来的经济损失降低到最低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电网GIS的雷电分析预警方法，包括以下步骤：
(1)在电网GIS平台里，对预警区域的电网设备坐标进行定位；根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层；
(2)通过经纬度定位，对特定经纬度的电网设备实时监测，获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据已以及气象云图信息数据；
(3)对预警区域雷电多发地区、落区、发生月份及次数，雷电活动分布特征、相关地形地貌历史数据进行统计分析，建立雷电天气数据模型；
(4)将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级，并根据经纬度定位信息在电网GIS上建立雷电天气图层；所述雷电天气图层显示回击峰值强度、回击最大陡度、电荷量及落区位置雷电信息；
(5)将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联，将电网设备信息和雷电预 警数据在电网GIS平台上叠加展示；实现雷电信息和电网设备的关联，形成对电网设备的精细预警。
所述基础电网设备包括：变电站、输电杆塔、配电杆塔、配电室、箱式变电站、环网柜、营销网点。
所述建立雷电天气图层的具体方法为：
根据雷电天气发生区域的坐标信息，首先对雷电天气发生区域的坐标进行坐标校准，再通过坐标转换工具将80坐标转换成2000坐标，转换坐标后将发生雷电天气的区域定位到电网GIS地图中；
根据发生雷电天气区域在电网GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的雷电天气图层。
所述的雷电预警等级划分具体为：
雷电预警信号共分为黄、橙、红三个等级，预警强度逐级增强；
将6小时之内可能发生的雷电活动，可能会造成雷电灾害事故的标记为黄色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大的标为橙色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性非常大的标记为红色级别。
所述雷电预警数据至少包括：预警区域的雷电天气、雷击落区、预警等级、大气电场、雷击发生的时间、雷电落区、雷电流幅值和极性、回击次数、每次回击参数、回击峰值强度、回击最大陡度和电荷量信息。
一种基于电网GIS的雷电分析预警方法的系统，包括：
用于在电网GIS平台里，对预警区域的电网设备坐标进行定位的模块；用于根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层的模块；
用于通过经纬度定位，对特定经纬度的电网设备实时监测的模块；用于获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据已以及气象云图信息数据的模块；
用于对预警区域雷电多发地区、落区、发生月份及次数，雷电活动分布特征、相关地形地貌历史数据进行统计分析的模块，用于建立雷电天气数据模型的模块；
用于将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级的模块，用于根据经纬度定位信息在电网GIS上建立雷电天气图层的模块；
用于将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联的模块，用于将电网设备信 息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示的模块。
所述基础电网设备包括：变电站、输电杆塔、配电杆塔、配电室、箱式变电站、环网柜、营销网点。
所述用于建立雷电天气图层的模块包括：
用于根据雷电天气发生区域的坐标信息，对雷电天气发生区域的坐标进行坐标校准的单元，用于通过坐标转换工具将80坐标转换成2000坐标的单元，用于在转换坐标后将发生雷电天气的区域定位到电网GIS地图中的单元；
用于将发生雷电天气区域在电网GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上的单元，用于根据坐标信息建立相应的雷电天气图层的单元。
所述用于将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级的模块中，对雷电预警等级的划分具体为：
雷电预警信号共分为黄、橙、红三个等级，预警强度逐级增强；
将6小时之内可能发生的雷电活动，可能会造成雷电灾害事故的标记为黄色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大的标为橙色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性非常大的标记为红色级别。
所述用于将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示的模块中，雷电预警数据至少包括：预警区域的雷电天气、雷击落区、预警等级、大气电场、雷击发生的时间、雷电落区、雷电流幅值和极性、回击次数、每次回击参数、回击峰值强度、回击最大陡度和电荷量信息。
本发明的有益效果是：
1、提高了预警的精度，有效降低应急资源浪费。
2、对雷电落区进行分析，建立专业的电力雷电灾害预警模型，并关联电力设备，形成针对单条线路、设备的精细预警。实现了针对电力设施的精细化预警，有效降低灾害的破坏性，有助于形成有针对性的预防雷电灾害措施规范，减少电网损失。
3、基于电网GIS的雷电落区分析及雷电预警方法的应用，能实现电网对雷电的主动性防御，帮助调度运行人员在雷电到来前制定调度预案，合理配置电网运行方式；帮助检修人员提前做好应急抢修准备，将雷电带来的经济损失降低到最低，做好电网迎峰度夏应急支持准备。
附图说明
图1为本发明基于电网GIS的雷电分析预警方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
本发明系统架构采用J2EE多层架构，具有良好的可扩展性能、便于系统互联、具有很高的安全性，同时也易于维护管理。同时采用标准J2EE的多层体系和构件化设计，为平台系统的运行提供了可靠的底层基础，使得系统的开发更为快捷高效，系统的安全性、可伸展性、可移植性、可用性、易维护性得到强有力的保障。
基于电网GIS的雷电分析预警方法,包括以下步骤:
电网GIS平台中，建立的标准规范气象数据接口及数据解析规范，建立电网气象数据库；建立的标准规范气象数据接口包括气象数据接收端数据接口、气象数据访问接口、对外接口及用于对调用端提供接口的Jar包；
建立电网气象数据库时，针对不同的气象数据格式分别建立数据表；创建电网GIS气象数据库索引；建立数据库过滤标准规范；创建不同气象数据格式的数据字段，即建立与每种数据格式对应的数据库字段。
(1)在电网GIS平台里，对预警区域的电网设备坐标进行定位；根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层；具体的电网设备包括：变电站、输电杆塔、配电杆塔、配电室、箱式变电站、环网柜、营销网点等。
电网GIS平台中包含各种电力设备的地理坐标，将电力设备的坐标信息直接由电网GIS平台导出至GIS地图中，根据电力设备的坐标信息在GIS地图中建立相应的设备图层。
(2)通过经纬度定位，对特定经纬度的电网设备实时监测，获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据已以及气象云图信息数据。
对实时监测到的数据进行预处理，具体方法为：首先进行完整性检查，当出现数据缺失、错误的问题时，以设定时间为划分点，调用当前无效时间点的上一时刻数据，若上一时刻同样出现数据问题，依次向上进行时间点追溯，当某一时间段出现大量无效数据时，根据监测站类型、距离、优先级关系进行匹配，调用相邻监测站气象数据；
实时监测分要素数据预处理，根据电网对气象数据实时性不同要求，风和降水采用精细查询及无效追溯，以单站为单位进行无效值检索，出现无效数据时追溯该站历史数据记录，当某一时间段数据无效时，调用相邻监测站气象数据，温度、湿度、能见度、气压采用模糊处理，以所有气象监测站为单位，当无效数值超过一定比例时时调用相邻上一时刻数据。
预警数据的预处理具体为：预警数据处理采用先分类、再检索的方法，将推送至电网气象数据库的预警数据按照类型、时间、灾害等级分别提取存储只单独数据表空间，再进行极值、无效数据检查。
(3)对预警区域雷电多发地区、落区、发生月份及次数，雷电活动分布特征、相关地形地貌历史数据进行统计分析，建立雷电天气数据模型；
通过数据得出雷电多发生在6—8月三个月及一天中的午后14:00-20:00；地形分析大山及山顶发生雷电故障较多。可以对这几个时间段进行重点监测。
(4)将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级，并根据经纬度定位信息在电网GIS上建立雷电天气图层；所述雷电天气图层显示回击峰值强度、回击最大陡度、电荷量及落区位置雷电信息；
雷电天气图层建立的方法为：根据雷电天气发生区域的坐标信息，首先对雷电天气发生区域的坐标进行坐标校准，再通过坐标转换工具将80坐标转换成2000坐标，转换坐标后将发生雷电天气的区域定位到电网GIS地图中；
根据发生雷电天气区域在电网GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的雷电天气图层。
(5)将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联，将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示；实现雷电信息和电网设备的关联，形成对电网设备的精细预警。
雷电预警等级划分具体为：
雷电预警信号共分为黄、橙、红三个等级，预警强度逐级增强；
将6小时之内可能发生的雷电活动，可能会造成雷电灾害事故的标记为黄色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大的标为橙色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性非常大的标记为红色级别。
雷电预警数据至少包括：预警区域的雷电天气、雷击落区、预警等级、大气电场、雷击发生的时间、雷电落区、雷电流幅值和极性、回击次数、每次回击参数、回击峰值强度、回击最大陡度和电荷量等信息。预警系统实时显示雷击发生的时间、位置、雷电流幅值和极性、回击次数和每次回击参数等信息。
一种如权利要求1所述的基于电网GIS的雷电落区分析预警方法的系统，包括：
用于在电网GIS平台里，对预警区域的电网设备坐标进行定位的模块；用于根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层的模块；
用于通过经纬度定位，对特定经纬度的电网设备实时监测的模块；用于获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据已以及气象云图信息数据的模块；
用于对预警区域雷电多发地区、落区、发生月份及次数，雷电活动分布特征、相关地形地貌历史数据进行统计分析的模块，用于建立雷电天气数据模型的模块；
用于将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级的模块，用于根据经纬度定位信息在电网GIS上建立雷电天气图层的模块；
用于将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联的模块，用于将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示的模块。
所述用于建立雷电天气图层的模块包括：
用于根据雷电天气发生区域的坐标信息，对雷电天气发生区域的坐标进行坐标校准的单元，用于通过坐标转换工具将80坐标转换成2000坐标的单元，用于在转换坐标后将发生雷电天气的区域定位到电网GIS地图中的单元；
用于将发生雷电天气区域在电网GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上的单元，用于根据坐标信息建立相应的雷电天气图层的单元。
所述用于将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级的模块中，对雷电预警等级的划分具体为：
雷电预警信号共分为黄、橙、红三个等级，预警强度逐级增强；
将6小时之内可能发生的雷电活动，可能会造成雷电灾害事故的标记为黄色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大的标为橙色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性非常大的标记为红色级别。
所述用于将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示的模块中，雷电预警数据至少包括：预警区域的雷电天气、雷击落区、预警等级、大气电场、雷击发生的时间、雷电落区、雷电流幅值和极性、回击次数、每次回击参数、回击峰值强度、回击最大陡度和电荷量信息。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种基于电网GIS的雷电分析预警方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)在电网GIS平台里，对预警区域的电网设备坐标进行定位；根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层；
(2)通过经纬度定位，对特定经纬度的电网设备实时监测，获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据以及气象云图信息数据；
(3)对预警区域雷电多发地区、落区、发生月份及次数，雷电活动分布特征、相关地形地貌历史数据进行统计分析，建立雷电天气数据模型；
(4)将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级，并根据经纬度定位信息在电网GIS上建立雷电天气图层；所述雷电天气图层显示回击峰值强度、回击最大陡度、电荷量及落区位置雷电信息；
(5)将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联，将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示；实现雷电信息和电网设备的关联，形成对电网设备的精细预警；
所述建立雷电天气图层的具体方法为：
根据雷电天气发生区域的坐标信息，首先对雷电天气发生区域的坐标进行坐标校准，再通过坐标转换工具将80坐标转换成2000坐标，转换坐标后将发生雷电天气的区域定位到电网GIS地图中；
根据发生雷电天气区域在电网GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上，根据坐标信息建立相应的雷电天气图层。
2.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的雷电分析预警方法，其特征是，所述基础电网设备包括：变电站、输电杆塔、配电杆塔、配电室、箱式变电站、环网柜、营销网点。
3.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的雷电分析预警方法，其特征是，所述的雷电预警等级划分具体为：
雷电预警信号共分为黄、橙、红三个等级，预警强度逐级增强；
将6小时之内可能发生的雷电活动，可能会造成雷电灾害事故的标记为黄色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大的标为橙色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性非常大的标记为红色级别。
4.如权利要求1所述的一种基于电网GIS的雷电分析预警方法，其特征是，所述雷电预警数据至少包括：预警区域的雷电天气、雷击落区、预警等级、大气电场、雷击发生的时间、雷电落区、雷电流幅值和极性、回击次数、每次回击参数、回击峰值强度、回击最大陡度和电荷量信息。
5.一种使用如权利要求1所述的基于电网GIS的雷电分析预警方法的雷电分析预警系统，其特征是，包括：
用于在电网GIS平台里，对预警区域的电网设备坐标进行定位的模块；用于根据电网设备的坐标确立基础电网设备地理信息图层的模块；
用于通过经纬度定位，对特定经纬度的电网设备实时监测的模块；用于获取电网设备覆盖区域雷电天气的实时监测数据以及气象云图信息数据的模块；
用于对预警区域雷电多发地区、落区、发生月份及次数，雷电活动分布特征、相关地形地貌历史数据进行统计分析的模块，用于建立雷电天气数据模型的模块；
用于将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级的模块，用于根据经纬度定位信息在电网GIS上建立雷电天气图层的模块；
所述用于建立雷电天气图层的模块包括：
用于根据雷电天气发生区域的坐标信息，对雷电天气发生区域的坐标进行坐标校准的单元，用于通过坐标转换工具将80坐标转换成2000坐标的单元，用于在转换坐标后将发生雷电天气的区域定位到电网GIS地图中的单元；
用于将发生雷电天气区域在电网GIS地图中的坐标信息，投射到在GIS地图上的单元，用于根据坐标信息建立相应的雷电天气图层的单元；
用于将基础电网设备地理信息图层与雷电天气图层进行关联的模块，用于将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示的模块。
6.如权利要求5所述的系统，其特征是，所述基础电网设备包括：变电站、输电杆塔、配电杆塔、配电室、箱式变电站、环网柜、营销网点。
7.如权利要求5所述的系统，其特征是，所述用于将实时监测数据与雷电天气数据模型进行匹配，确立雷电预警等级的模块中，对雷电预警等级的划分具体为：
雷电预警信号共分为黄、橙、红三个等级，预警强度逐级增强；
将6小时之内可能发生的雷电活动，可能会造成雷电灾害事故的标记为黄色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性很大，或者已经受雷电活动影响，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大的标为橙色级别；
将两小时内发生雷电活动的可能性非常大，或者已经有强烈的雷电活动发生，且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性非常大的标记为红色级别。
8.如权利要求5所述的系统，其特征是，所述用于将电网设备信息和雷电预警数据在电网GIS平台上叠加展示的模块中，雷电预警数据至少包括：预警区域的雷电天气、雷击落区、预警等级、大气电场、雷击发生的时间、雷电落区、雷电流幅值和极性、回击次数、每次回击参数、回击峰值强度、回击最大陡度和电荷量信息。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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| Publication number | Publication date |
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