CN105321122A - 一种污区分布图的现场验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污区分布图的现场验证方法，包括以下步骤：(1)选取验证区域；(2)收集验证区域现场数据；(3)采用频次法统计验证区域的主导风向；(4)确定污染源影响半径和污染源的污秽等级；(5)绘制主导风向下的污源污秽分布；(6)计算现场绝缘子的等值盐密及灰密，并换算为污秽等级；(7)绘制现场绝缘子污秽分布；(8)融合污源污秽分布和绝缘子污秽分布，得到验证区域污秽分布，(9)将验证区域污秽分布与污区分布图进行对比分析，验证污区分布图的准确性。本发明提出了利用现场气象数据、现场污染源数据、污秽在线监测数据、人工现场试验数据进行污区分布图准确性校验的方法，为输电线路防污工作开展提供有效的指导依据。

Description

一种污区分布图的现场验证方法

技术领域

本发明涉及电网输电线路技术领域，具体是一种污区分布图的现场验证方法。

背景技术

电网污区分布图是对输电线路污秽分布的模拟和表达，能在一定程度上真实反映线路积污情况，是指导输变电设备外绝缘设计与配置的基本依据，对电力生产、运行维护具有一定的指导作用，能够增强电网抵御污闪事故的能力，有利于电网防灾减灾工作的开展。污区分布图是否科学准确将直接关系到电网设计运维工作的开展。

现有污区分布图准确性验证方法仅仅是电力相关人员凭借人工经验对污区分布图进行校验。这种方法受人为主观因素影响较大，容易产生误差，并且缺少系统化、流程化的方法，难于控制校验的正确性，对污区分布图的验证作用不大。

发明内容

本发明的目的为了克服以上技术不足，提供一种污区分布图的现场验证方法，即基于现场气象数据、现场污染源数据、污秽在线监测数据、人工现场试验数据进行电网污区分布图准确性的验证，为输电线路防污工作开展提供有效的指导依据。

本发明采用的技术方案为：

一种污区分布图的现场验证方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)选取验证区域；所述验证区域的选择原则为：处于重污区的特殊区段线路或有重要交叉跨越线路的地区，尤其是特高压交直流、三峡外送通道及五大直流线路特殊区段区域；

(2)收集所述验证区域的现场气象数据、现场污染源数据、污秽在线监测数据、人工现场试验数据；

(3)根据收集到的现场气象数据，采用频次法统计所述验证区域的主导风向；

(4)确定污染源影响半径和污染源的污秽等级：以圆形区域来近似表达污染源的区域，根据收集到的现场污染源数据，将污染源的实际面积换算为半径为R的圆形区域，所述污染源影响半径等于污染源区域半径R加上500m或1000m，其中，500m范围内的污秽等级为e级，1000m范围内的污秽等级为d级；

(5)绘制主导风向下的污源污秽分布：将污染源中心点往主导风向偏移R/2+250m，并以此点为中心，采用GIS椭圆绘制工具绘制长半轴为3R/2+750m，短半轴为R+500m的污源e级污秽分布；根据所绘制的e级污秽分布，采用GIS缓冲分析绘制污源d级污秽分布，并通过GIS的擦除分析法去除掉污源d级污秽分布上与污源e级污秽分布的重复，再将污源e级污秽分布与去掉重复的污源d级污秽分布合并；

(6)计算现场绝缘子的等值盐密及灰密，并换算为污秽等级；

(7)绘制现场绝缘子污秽分布；

(8)融合污源污秽分布和绝缘子污秽分布，得到验证区域污秽分布：将步骤(5)获得的污源污秽分布图层和步骤(7)获得的绝缘子污秽分布图层，按照污秽等级提取出相同等级的要素，采用合并工具将相同等级要素进行合并，然后采用融合工具将相同等级相邻要素融合为一个要素，最后采用擦除工具，以同一位置保留高等级去除低等级的原则，去除掉各污秽等级的重复区域，再将其进行合并，即为验证区域污秽分布；

(9)将验证区域污秽分布与污区分布图进行对比分析，验证污区分布图的准确性。

如上所述的污区分布图的现场验证方法，步骤(2)中所述现场气象数据包括时间、10分钟最大风速、10分钟最大风速风向；所述现场污染源数据是指验证区域周围2公里范围内的化工、金属冶炼、水泥厂、炼焦厂等的工业污源，包括这些工业污源的位置、面积，所述现场污染源数据包括时间、中心点经度、中心点纬度、面积、污染源类型；所述污秽在线监测数据包括时间、经度、纬度、监测设备编号、盐密、灰密；所述人工现场试验数据包括时间、经度、纬度、绝缘子型号、盐密、灰密。

如上所述的污区分布图的现场验证方法，步骤(3)中根据收集到的现场气象数据，采用频次法统计验证区域的主导风向具体步骤为：处理收集到的现场气象数据，统计最近一年内10分钟最大风速在16个风向出现的频次，频次最高的风向即为主导风向。具体实现时可在Excel中，采用COUNTIF函数统计16个风向的频次值，频次最高者即为主导风向。

如上所述的污区分布图的现场验证方法，步骤(6)中计算现场绝缘子的等值盐密及灰密具体为：将污秽在线监测数据、人工现场试验数据，导入到Excel中，记录污秽在线设备监测的最新的盐密值和灰密值数据和人工试验测得的盐密值和灰密值，取两者平均值作为现场绝缘子的等值盐密和灰密；

将现场绝缘子的等值盐密和灰密换算为污秽等级具体换算原则为：如果是普通型绝缘子，盐密值ρ≤0.025，污秽等级为a级，盐密值0.025＜ρ≤0.05，污秽等级为b级，盐密值0.05＜ρ≤0.1，污秽等级为c级，盐密值0.1＜ρ≤0.25，污秽等级为d级，盐密值ρ＞0.25，污秽等级为e级；如果是双伞形绝缘子，盐密值ρ≤0.02，污秽等级为a级，盐密值0.02＜ρ≤0.04，污秽等级为b级，盐密值0.04＜ρ≤0.08，污秽等级为c级，盐密值0.08＜ρ≤0.2，污秽等级为d级，盐密值ρ＞0.2，污秽等级为e级。

如上所述的污区分布图的现场验证方法，步骤(7)绘制现场绝缘子污秽分布具体为：将上述Excel导入ArcMap中，X为绝缘子所在杆塔的经度、Y为绝缘子所在杆塔的纬度，生成相应的点图层，采用GIS缓冲分析工具，输入半径2000m，生成绝缘子污秽分布图层。

如上所述的污区分布图的现场验证方法，步骤(9)具体为：将验证区域污秽分布图层和污区分布图同时加载入ArcMap中，对比两者同一位置的污秽等级是否一致。

如上所述的污区分布图的现场验证方法，步骤(9)之后还包括步骤：采用叠加工具，统计两者不一致区域的形状和面积。

本发明具有下列有益效果：1、提出了利用现场数据(包括气象、污染源、在线监测、人工现场试验等数据)进行污区分布图准确性校验的方法；2、具有标准化流程，便于推广应用；3、提高污区分布图的准确性，增强污区分布图的实用性和指导意义。

附图说明

图1是本发明污区分布图的现场验证方法的流程示意图；

图2是污区分布图；

图3是采用本发明方法绘制的验证区域污秽分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明污区分布图的现场验证方法的流程示意图，所述污区分布图的现场验证方法包括如下步骤：

(1)选取验证区域；

验证区域选择原则为：处于重污区的特殊区段线路或有重要交叉跨越线路的地区，尤其是特高压交直流、三峡外送通道及五大直流线路特殊区段区域。

(2)收集验证区域现场气象数据、现场污染源数据、污秽在线监测数据、人工现场试验数据；所述现场气象数据包括时间、10分钟最大风速、10分钟最大风速风向；所述现场污染源数据是指验证区域周围2公里范围内的化工、金属冶炼、水泥厂、炼焦厂等的工业污源，包括这些工业污源的位置、面积，所述现场污染源数据包括时间、中心点经度、中心点纬度、面积、污染源类型；所述污秽在线监测数据包括时间、经度、纬度、监测设备编号、盐密、灰密；所述人工现场试验数据包括时间、经度、纬度、绝缘子型号、盐密、灰密。

(3)根据收集到的现场气象数据，采用频次法统计验证区域的主导风向：处理收集到的现场气象数据，统计最近一年内10分钟最大风速在16个风向出现的频次，频次最高的风向即为主导风向。具体实现时可在Excel中，采用COUNTIF函数统计16个风向的频次值，频次最高者即为主导风向。

(4)确定污染源影响半径和污染源的污秽等级：以圆形区域来近似表达污染源的区域，根据收集到的现场污染源数据，将污染源的实际面积换算为半径为R的圆形区域，R单位为m。因此污染源影响半径等于污染源区域半径R加上500m或1000m，其中，500m范围内的污秽等级为e级，1000m范围内的污秽等级为d级。

(5)绘制主导风向下的污源污秽分布：将污染源中心点往主导风向偏移R/2+250m，并以此点为中心，采用GIS椭圆绘制工具绘制长半轴为3R/2+750m，短半轴为R+500m的污源e级污秽分布；根据所绘制的e级污秽分布，采用GIS缓冲分析(buffer)绘制污源d级污秽分布，并通过GIS的擦除分析法(Erase)去除掉污源d级污秽分布上与污源e级污秽分布的重复，再将污源e级污秽分布与去掉重复的污源d级污秽分布合并(Merge)。

其中绘制污源e级污秽分布的具体步骤为：收集的现场污染源数据中记录了污源中心点的经纬度坐标，将污染源信息记录在Excel中，X污源中心点经度、Y为污源中心点纬度，R为污源区域半径；主导风向的中心角度值θ，将中心点往θ方向移动R/2+250m，移动后的污源中心点坐标X0，Y0采用如下公式计算：

$\frac{|X_0-X|}{\frac{R}{2}+250}=cos\mathrm{\θ}$

$\frac{|Y_0-Y|}{\frac{R}{2}+250}=sin\mathrm{\θ}$

在ArcMap中新建一个污源e级分布图层(e.shp)，添加字段“污秽等级”，打开编辑器菜单，激活椭圆绘制工具，按A键输入X0，Y0坐标值，按D键输入风向中心角度值θ，按R键输入长半径3R/2+750，短半径R+500，绘制一个椭圆面，并在属性表污秽等级字段中键入“e级”，保存并停止编辑。

其中绘制污源d级污秽分布的具体步骤为：采用ArcMap的缓冲分析工具(buffer)，输入e.shp，以500m半径生成一个缓冲区图层，记为污源d级分布图层(d.shp)，采用字段编辑器将污秽等级字段赋值为“d级”。

绘制污源e级污秽分布和污源d级污秽分布后，再采用ArcMap的擦除工具(Erase)，去除掉污源d级分布图层上与污源e级分布图层的重叠区域，生成的图层为d_erase_e.shp。采用合并工具(Merge)，输入e.shp和d_erase_e.shp，将两者合并为一个图层，即为主导风向下的污源污秽分布图层。

(6)计算现场绝缘子的等值盐密及灰密，并换算为污秽等级；具体步骤为：将污秽在线监测数据、人工现场试验数据，导入到Excel中，记录污秽在线设备监测的最新的盐密值和灰密值数据和人工试验测得的盐密值和灰密值，取两者平均值作为现场绝缘子的等值盐密和灰密。只有当灰密值在0.1mg/cm²～2mg/cm²(包含0.1mg/cm²和2mg/cm²)间的盐密值数据才是有效的。剔除掉无效数据，按照下表1换算为对应的污秽等级。

表1

具体的，如表1所示，如果是普通型绝缘子，盐密值ρ≤0.025，污秽等级为a级，盐密值0.025＜ρ≤0.05，污秽等级为b级，盐密值0.05＜ρ≤0.1，污秽等级为c级，盐密值0.1＜ρ≤0.25，污秽等级为d级，盐密值ρ＞0.25，污秽等级为e级；如果是双伞形绝缘子，盐密值ρ≤0.02，污秽等级为a级，盐密值0.02＜ρ≤0.04，污秽等级为b级，盐密值0.04＜ρ≤0.08，污秽等级为c级，盐密值0.08＜ρ≤0.2，污秽等级为d级，盐密值ρ＞0.2，污秽等级为e级。

(7)绘制现场绝缘子污秽分布：将上述Excel导入ArcMap中，X为绝缘子所在杆塔的经度、Y为绝缘子所在杆塔的纬度，生成相应的点图层。采用GIS缓冲分析工具(buffer)，输入半径2000m，生成绝缘子污秽分布图层。

(8)融合污源污秽分布和绝缘子污秽分布，得到验证区域污秽分布：采用ArcMap中的要素类至要素类工具(featureclasstofeatureclass)，将步骤(5)获得的污源污秽分布图层和步骤(7)获得的绝缘子污秽分布图层，按照污秽等级提取出相同等级的要素，采用合并工具(Merge)将相同等级要素进行合并，然后采用融合工具(Dissovle)将相同等级相邻要素融合为一个要素，最后采用擦除工具(Erase)，以同一位置保留高等级去除低等级的原则，去除掉各污秽等级的重复区域，再将其进行合并(Merge)，即为验证区域污秽分布。

(9)将验证区域污秽分布与污区分布图进行对比分析，验证污区分布图的准确性：将验证区域污秽分布图层和污区分布图同时加载入ArcMap中，对比两者同一位置的污秽等级是否一致。同时，可采用叠加工具(Identity)，统计两者不一致区域的形状和面积。

图2为污区分布图，图3为采用本发明绘制的验证区域污秽分布图，绿色点代表污秽在线监测设备和人工试验数据采集位置，蓝色圆环代表污源点，两者所表示的污秽分布是一致的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种污区分布图的现场验证方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)选取验证区域；所述验证区域的选择原则为：处于重污区的特殊区段线路或有重要交叉跨越线路的地区，尤其是特高压交直流、三峡外送通道及五大直流线路特殊区段区域；

(2)收集所述验证区域的现场气象数据、现场污染源数据、污秽在线监测数据、人工现场试验数据；

(3)根据收集到的现场气象数据，采用频次法统计所述验证区域的主导风向；

(4)确定污染源影响半径和污染源的污秽等级：以圆形区域来近似表达污染源的区域，根据收集到的现场污染源数据，将污染源的实际面积换算为半径为R的圆形区域，所述污染源影响半径等于污染源区域半径R加上500m或1000m，其中，500m范围内的污秽等级为e级，1000m范围内的污秽等级为d级；

(5)绘制主导风向下的污源污秽分布：将污染源中心点往主导风向偏移R/2+250m，并以此点为中心，采用GIS椭圆绘制工具绘制长半轴为3R/2+750m，短半轴为R+500m的污源e级污秽分布；根据所绘制的e级污秽分布，采用GIS缓冲分析绘制污源d级污秽分布，并通过GIS的擦除分析法去除掉污源d级污秽分布上与污源e级污秽分布的重复，再将污源e级污秽分布与去掉重复的污源d级污秽分布合并；

(6)计算现场绝缘子的等值盐密及灰密，并换算为污秽等级；

(7)绘制现场绝缘子污秽分布；

(8)融合污源污秽分布和绝缘子污秽分布，得到验证区域污秽分布：将步骤(5)获得的污源污秽分布图层和步骤(7)获得的绝缘子污秽分布图层，按照污秽等级提取出相同等级的要素，采用合并工具将相同等级要素进行合并，然后采用融合工具将相同等级相邻要素融合为一个要素，最后采用擦除工具，以同一位置保留高等级去除低等级的原则，去除掉各污秽等级的重复区域，再将其进行合并，即为验证区域污秽分布；

(9)将验证区域污秽分布与污区分布图进行对比分析，验证污区分布图的准确性。

2.如权利要求1所述的污区分布图的现场验证方法，其特征在于：步骤(2)中所述现场气象数据包括时间、10分钟最大风速、10分钟最大风速风向；所述现场污染源数据是指验证区域周围2公里范围内的化工、金属冶炼、水泥厂、炼焦厂等的工业污源，包括这些工业污源的位置、面积，所述现场污染源数据包括时间、中心点经度、中心点纬度、面积、污染源类型；所述污秽在线监测数据包括时间、经度、纬度、监测设备编号、盐密、灰密；所述人工现场试验数据包括时间、经度、纬度、绝缘子型号、盐密、灰密。

3.如权利要求1所述的污区分布图的现场验证方法，其特征在于：步骤(3)中根据收集到的现场气象数据，采用频次法统计验证区域的主导风向具体步骤为：处理收集到的现场气象数据，统计最近一年内10分钟最大风速在16个风向出现的频次，频次最高的风向即为主导风向。

4.如权利要求1所述的污区分布图的现场验证方法，其特征在于：步骤(6)中计算现场绝缘子的等值盐密及灰密具体为：将污秽在线监测数据、人工现场试验数据，导入到Excel中，记录污秽在线设备监测的最新的盐密值和灰密值数据和人工试验测得的盐密值和灰密值，取两者平均值作为现场绝缘子的等值盐密和灰密；

将现场绝缘子的等值盐密和灰密换算为污秽等级具体换算原则为：如果是普通型绝缘子，盐密值ρ≤0.025，污秽等级为a级，盐密值0.025＜ρ≤0.05，污秽等级为b级，盐密值0.05＜ρ≤0.1，污秽等级为c级，盐密值0.1＜ρ≤0.25，污秽等级为d级，盐密值ρ＞0.25，污秽等级为e级；如果是双伞形绝缘子，盐密值ρ≤0.02，污秽等级为a级，盐密值0.02＜ρ≤0.04，污秽等级为b级，盐密值0.04＜ρ≤0.08，污秽等级为c级，盐密值0.08＜ρ≤0.2，污秽等级为d级，盐密值ρ＞0.2，污秽等级为e级。

5.如权利要求4所述的污区分布图的现场验证方法，其特征在于：步骤(7)绘制现场绝缘子污秽分布具体为：将上述Excel导入ArcMap中，X为绝缘子所在杆塔的经度、Y为绝缘子所在杆塔的纬度，生成相应的点图层，采用GIS缓冲分析工具，输入半径2000m，生成绝缘子污秽分布图层。

6.如权利要求1所述的污区分布图的现场验证方法，其特征在于：步骤(9)具体为：将验证区域污秽分布图层和污区分布图同时加载入ArcMap中，对比两者同一位置的污秽等级是否一致。

7.如权利要求1或6所述的污区分布图的现场验证方法，其特征在于：步骤(9)之后还包括步骤：采用叠加工具，统计两者不一致区域的形状和面积。