CN105891537B - 一种输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统 - Google Patents

一种输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输电线路杆塔的风速监测方法，包括：根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点；向安装在所述目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令；获取所述气象监测装置采集的目标风速监测值，所述目标风速监测值包含气象监测装置的编号和目标风速数据；对所述目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据；利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对所述转换风速数据进行插值计算得到所述待监控地区内全部杆塔在所述预定杆塔高度对应的风速监测值。由此可见，相比于估算风速而言，本方法能够较准确地得到全部杆塔的风速监测值，为线路风险评估和风灾损失分析时，提供必要的参考数据。

Description

一种输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统。
背景技术
据统计台风灾害是沿海地区主网线路跳闸、配网杆塔倒断的主要原因，给电网造成了巨大的损失，严重影响社会生产生活。
当台风来临时，对于重要线路杆塔的风速只能大致估计，灾中线路的运行风险不明确，灾后对各线路杆塔故障原因分析缺乏气象数据参考，因此在进行线路风险评估和风灾损失分析时，缺少必要的参考数据，难以实现抵御台风的高效、准确的指挥决策。
由此可见，如何提供线路风险评估和风灾损失分析时的参考数据是本领域技术人员亟待解决地问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统，用于提供线路风险评估和风灾损失分析时的参考数据。
为解决上述技术问题，本发明提供一种输电线路杆塔的风速监测方法，包括：
根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点；
向安装在所述目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令；
获取所述气象监测装置采集的目标风速监测值，所述目标风速监测值包含所述气象监测装置的编号和目标风速数据；
对所述目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据；
利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对所述转换风速数据进行插值计算得到所述待监控地区内全部杆塔在所述预定杆塔高度对应的风速监测值。
优选地，所述预定杆塔高度为10m。
优选地，风速影响因子包括：区域影响因子、线路影响因子、安装位置影响因子、分布距离影响因子。
优选地，所述采集指令具体为：采集周期为10分钟，周期内的平均风速和周期内的最大风速；
其中，目标风速数据包括周期内的平均风速和周期内的最大风速，所述风速监测值包括周期内的平均风速和周期内的最大风速。
优选地，所述网格分析方法中的网格尺寸为1公里*1公里。
一种输电线路杆塔的风速监测装置，包括：
选取单元，用于根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点；
控制单元，用于向安装在所述目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令；
获取单元，用于获取所述气象监测装置采集的目标风速监测值，所述目标风速监测值包含所述气象监测装置的编号和目标风速数据；
换算单元，用于对所述目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据；
计算单元，用于利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对所述转换风速数据进行插值计算得到所述待监控地区内全部杆塔在所述预定杆塔高度对应的风速监测值。
优选地，所述预定杆塔高度为10m。
优选地，风速影响因子包括：区域影响因子、线路影响因子、安装位置影响因子、分布距离影响因子。
优选地，所述采集指令具体为：采集周期为10分钟，周期内的平均风速和周期内的最大风速；
其中，目标风速数据包括周期内的平均风速和周期内的最大风速，所述风速监测值包括周期内的平均风速和周期内的最大风速。
一种输电线路杆塔的风速监测系统，包所述的输电线路杆塔的风速监测装置，以及与所述输电线路杆塔的风速监测装置通信连接的气象监测装置，所述气象监测装置具有通信模块。
本发明所提供的输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统，通过气象监测装置实际测得目标监测点的目标风速监测值，然后通过高度换算之后得到统一高度下对应的转换风速数据，最后利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对转换风速数据进行插值计算得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。由此可见，相比于估算风速而言，本方法能够较准确地得到全部杆塔的风速监测值，为线路风险评估和风灾损失分析时，提供必要的参考数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种输电线路杆塔的风速监测方法的流程图；
图2为本发明提供的一种输电线路杆塔的风速监测装置的结构图；
图3为本发明提供的一种输电线路杆塔的风速监测系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种输电线路杆塔的风速监测方法、装置、及系统。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明提供的一种输电线路杆塔的风速监测方法的流程图。如图1所示，输电线路杆塔的风速监测方法包括：
S10：根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点。
在具体实施中，待监控地区范围较大，需要在全部杆塔中选取其中的若干个作为目标监测点，根据目标检测点的目标风速监测值得到全部杆塔的风速监测值。因此，目标监测点的选取不能随机选取，否则可能会导致全部杆塔的风速监测值偏离真实值较远，影响数据的真实性。本发明中风速影响因子包括：区域影响因子、线路影响因子、安装位置影响因子、分布距离影响因子。其中，每个影响因子具体如下：1)区域影响因子：优先选择GPRS信号覆盖区域、历史记录台风频繁经过的内陆区域，促使台风增速的垭口、风道地段。2)线路影响因子：海岸线10km内无屏蔽地形的区域和在海岸线20km范围内平行于海岸线走向的线路，以及重要电源送出线路、重要城市网架线路以及重要用户供电线路等对供电可靠性要求较高的线路。3)安装位置影响因子：安装在以上区域或线路上相对高耸、突出、暴露，或山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡等恶劣的地形区段的杆塔上。4)分布距离影响因子：在距海岸线40公里范围内均匀分布，点间距在10公里以内。以上4种影响因子只是一种具体实施例的表现形式，可以将4种影响因子全部考虑，也可以考虑其中的一个或几个。可以理解地是，考虑的影响因子越多，则最终得到的全部杆塔的风速监测值越有参考价值。
S11：向安装在目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令。
当选取好目标监测点之后，在目标监测点所在的目标杆塔上安装气象监测装置，气象监测装置根据接收到的采集指令进行数据采集。需要说明地是，气象监测装置，是指安装在架空输电线路杆塔上，由主控单元、通讯模块、电源和各传感器等组成，监测的气象参数可以包括风速、风向、气温、湿度、气压、雨量等参量中的任意一种或几种，通过通信网络向输电线路杆塔的风速监测装置传送数据。气象监测装置需要安装在杆塔横担上，必须要配置风速和风向传感器。通讯模块可以为SIM卡。
S12：获取气象监测装置采集的目标风速监测值，目标风速监测值包含所述气象监测装置的编号和目标风速数据。
当气象监测装置接收到采集指令后进行数据采集，并将采集结果返回，即获取气象监测装置采集的目标风速监测值。由于监测点有多个，因此，为了便于区分是哪个目标杆塔所在的监测点对应的目标风速数据，本步骤中目标风速监测值包括气象监测装置的编号。在具体实施中，需要预先将每个杆塔的编号和杆塔高度存储，气象监测装置的编号与目标杆塔编号相对应。
S13：对目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据。
由于目标杆塔的高度不同，需要将全部目标杆塔的高度进行转换，得到同一个高度下对应的转换风速，即计算预定杆塔高度对应的转换风速数据。在一种具体地实施方式中，预定杆塔高度为10m。可以理解地是，预定杆塔高度可以根据实际情况设定，该值要介于全部杆塔中高度值最大的杆塔和最小的杆塔之间，或者不超过全部杆塔的高度值。
S14：利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对转换风速数据进行插值计算得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。
当得到各目标监测点对应的转换风速数据后，利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。所述泛Kriging插值法，是一种从变量相关性和变异性出发，在有限区域中寻求对区域化变量的最优且无偏估计的统计方法。这里的有限区域就是将全部杆塔所在的区域，将这个区域划分为网格，根据坐标值就能得到每个网格对应的区域的风速监测值。因此，根据杆塔的位置和网格的关系就可以得到每一个杆塔对应的风速监测值。在一种具体的实施方式中，网格分析方法中的网格尺寸为1公里*1公里。可以理解地是，网格数目的划分可以根据实际情况设定，不能太大，如果太大，导致监测结果不准确。
在一种具体的实施例中，采集指令具体为：采集周期为10分钟，周期内的平均风速和周期内的最大风速；
其中，目标风速数据包括周期内的平均风速和周期内的最大风速，风速监测值包括周期内的平均风速和周期内的最大风速。
可以理解地是，采集周期可以设定任意值，但是，如果采集周期过短，则数据处理工作量非常大，如果采集周期多长，则不能很好的反应天气的真实性。如果采集周期为10分钟，预定杆塔高度为10m，则目标风速数据为10分钟内的平均风速和10分钟内的最大风速，风速监测值包括10分钟内的平均风速和10分钟内的最大风速，并且上述数据都是杆塔为10m对应的风速监测值。
本实施例提供的输电线路杆塔的风速监测方法，通过气象监测装置实际测得目标监测点的目标风速监测值，然后通过高度换算之后得到统一高度下对应的转换风速数据，最后利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对转换风速数据进行插值计算得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。由此可见，相比于估算风速而言，本方法能够较准确地得到全部杆塔的风速监测值，为线路风险评估和风灾损失分析时，提供必要的参考数据。
需要说明地是，上述气象监测装置还可以监测气温、湿度、气压、雨量等参数，并发送给输电线路杆塔的风速监测装置。
图2为本发明提供的一种输电线路杆塔的风速监测装置的结构图。输电线路杆塔的风速监测装置1，包括：
选取单元10，用于根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点；
控制单元11，用于向安装在目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令；
获取单元12，用于获取气象监测装置采集的目标风速监测值，目标风速监测值包含气象监测装置的编号和目标风速数据；
换算单元13，用于对目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据；
计算单元14，用于利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对转换风速数据进行插值计算得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。
作为优选地，预定杆塔高度为10m。
作为优选地，风速影响因子包括：区域影响因子、线路影响因子、安装位置影响因子、分布距离影响因子。
作为优选地，采集指令具体为：采集周期为10分钟，周期内的平均风速和周期内的最大风速；
其中，目标风速数据包括周期内的平均风速和周期内的最大风速，风速监测值包括周期内的平均风速和周期内的最大风速。
由于装置部分的实施例与方法部分的实例相对应，因此，装置部分的实施例参见上文的描述，这里暂不赘述。
本实施例提供的输电线路杆塔的风速监测装置，通过气象监测装置实际测得目标监测点的目标风速监测值，然后通过高度换算之后得到统一高度下对应的转换风速数据，最后利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对转换风速数据进行插值计算得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。由此可见，相比于估算风速而言，本方法能够较准确地得到全部杆塔的风速监测值，为线路风险评估和风灾损失分析时，提供必要的参考数据。
图3为本发明提供的一种输电线路杆塔的风速监测系统的结构图。如图3所示，该系统包括上述实施例所述的输电线路杆塔的风速监测装置1，以及与输电线路杆塔的风速监测装置通信连接的气象监测装置2，气象监测装置具有通信模块。
本系统中，输电线路杆塔的风速监测装置的实施例在上述中已经进行了描述，因此，本实施例不再赘述。气象监测装置2用于根据输电线路杆塔的风速监测装置1的采集指令采集所在的杆塔的气象参数，例如风速，将采集结果发送给输电线路杆塔的风速监测装置1。可以理解地是，气象监测装置2还可以采集其它参数，将采集结果发送给电线路杆塔的风速监测装置1。
本实施例提供的输电线路杆塔的风速监测系统，通过气象监测装置实际测得目标监测点的目标风速监测值，然后通过高度换算之后得到统一高度下对应的转换风速数据，最后利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对转换风速数据进行插值计算得到待监控地区内全部杆塔在预定杆塔高度对应的风速监测值。由此可见，相比于估算风速而言，本方法能够较准确地得到全部杆塔的风速监测值，为线路风险评估和风灾损失分析时，提供必要的参考数据。
以上对本发明所提供的输电线路杆塔的风速监测方法、装置及系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (6)

1.一种输电线路杆塔的风速监测方法，其特征在于，包括：
根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点；
向安装在所述目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令；
获取所述气象监测装置采集的目标风速监测值，所述目标风速监测值包含所述气象监测装置的编号和目标风速数据；
对所述目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据；
利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对所述转换风速数据进行插值计算，得到所述待监控地区内全部杆塔在所述预定杆塔高度对应的风速监测值；
所述风速影响因子包括：区域影响因子、线路影响因子、安装位置影响因子、分布距离影响因子；
所述区域影响因子为：GPRS信号覆盖区域、历史记录台风频繁经过的内陆区域，促使台风增速的垭口、风道地段；
所述线路影响因子为：海岸线10km内无屏蔽地形的区域和在海岸线20km范围内平行于海岸线走向的线路，以及重要电源送出线路、重要城市网架线路以及重要用户供电线路；
所述安装位置影响因子为：安装在所述区域影响因子包括的区域或所述线路影响因子包括的线路上相对高耸、突出、暴露的杆塔上，或安装在山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡的杆塔上；
所述分布距离影响因子为：在距海岸线40公里范围内均匀分布，点间距在10公里以内；
所述气象监测装置的通讯模块为SIM卡；
所述采集指令具体为：以10分钟为采集周期采集所述目标风速数据；其中，所述目标风速数据包括周期内的平均风速和周期内的最大风速，所述风速监测值包括周期内的平均风速和周期内的最大风速。
2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔的风速监测方法，其特征在于，所述预定杆塔高度为10m。
3.根据权利要求1所述的输电线路杆塔的风速监测方法，其特征在于，所述网格分析方法中的网格尺寸为1公里*1公里。
4.一种输电线路杆塔的风速监测装置，其特征在于，包括：
选取单元，用于根据风速影响因子在待监控地区选取多个目标监测点；
控制单元，用于向安装在所述目标监测点的杆塔上的气象监测装置发送采集指令；
获取单元，用于获取所述气象监测装置采集的目标风速监测值，所述目标风速监测值包含所述气象监测装置的编号和目标风速数据；
换算单元，用于对所述目标风速监测值利用高度换算公式计算预定杆塔高度对应的转换风速数据；
计算单元，用于利用泛Kriging插值计算方法和网格分析方法对所述转换风速数据进行插值计算，得到所述待监控地区内全部杆塔在所述预定杆塔高度对应的风速监测值；
所述风速影响因子包括：区域影响因子、线路影响因子、安装位置影响因子、分布距离影响因子；
所述区域影响因子为：GPRS信号覆盖区域、历史记录台风频繁经过的内陆区域，促使台风增速的垭口、风道地段；
所述线路影响因子为：海岸线10km内无屏蔽地形的区域和在海岸线20km范围内平行于海岸线走向的线路，以及重要电源送出线路、重要城市网架线路以及重要用户供电线路；
所述安装位置影响因子为：安装在所述区域影响因子包括的区域或所述线路影响因子包括的线路上相对高耸、突出、暴露的杆塔上，或安装在山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡的杆塔上；
所述分布距离影响因子为：在距海岸线40公里范围内均匀分布，点间距在10公里以内；
所述气象监测装置的通讯模块为SIM卡；
所述采集指令具体为：以10分钟为采集周期采集所述目标风速数据；
其中，所述目标风速数据包括周期内的平均风速和周期内的最大风速，所述风速监测值包括周期内的平均风速和周期内的最大风速。
5.根据权利要求4所述的输电线路杆塔的风速监测装置，其特征在于，所述预定杆塔高度为10m。
6.一种输电线路杆塔的风速监测系统，其特征在于，包括权利要求4-5任意一项所述的输电线路杆塔的风速监测装置，以及与所述输电线路杆塔的风速监测装置通信连接的气象监测装置，所述气象监测装置具有通信模块。
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