CN106570621A - 针对电力输配电系统的台风风险预警方法 - Google Patents

针对电力输配电系统的台风风险预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对电力输配电系统的台风风险预警方法，包括以下步骤：（1）当台风越过海洋24h警戒线时，系统开始工作，气象台观察站提供实时的台风数据；（2）在GIS中，将所述区域按经度、纬度划分网格，并将网格的坐标信息、网格内包含的线路杆塔信息以及基础信息的调查结果录入系统数据库；（3）对台风预测数据做处理；（4）判断受灾区域。本发明提供的台风风险预警方法，结合气象部门实时发布的台风预测信息，把预警区域按密集的网格进行划分，可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警，及时发布风险预警信息，有助于调度人员制定应急预案及快速复电措施，预控电网台风风险。

Description

针对电力输配电系统的台风风险预警方法
技术领域
本发明涉及气象预警领域，尤其涉及针对电力输配电系统的台风风险预警方法。
背景技术
台风过境时，较大的风力往往会引发风偏放电、断线、倒塔等事故，是对沿海地区电网安全可靠运行威胁最大的自然灾害之一。由于台风灾害的高风险性，建立台风预警体系能更经济有效的提升电网抵御台风灾害的能力。现有的电网台风风险预警方法直接使用气象局提供的区域性预测风速，并未考虑具体线路所处的微地形环境对风速的影响，易出现漏警以及虚警，因此有必要提出一种新型台风预警系统及方法，解决以上问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了针对电力输配电系统的台风风险预警方法。
本发明采用如下技术方案实现：
一种针对电力输配电系统的台风风险预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当台风越过海洋警戒线时，系统开始工作，气象台观察站提供实时的台风数据；
（2）在GIS中将所述海洋警戒线内的区域按经度、纬度划分网格，并将网格的坐标信息、网格内包含的线路杆塔信息以及基础信息的调查结果录入系统数据库；
（3）对任意时间t1时刻台风预测数据做如下处理：
确定台风中心位置，台风实况信息O(x0,y0)其中O代表台风中心位置，X0是东经值，y0是北纬值，台风十级风圈半径R10和t1时刻台风预测信息Ot1(xt1,yt1)、Rt1 10预测t时刻后每隔步骤t0，即t=nt0(n=1,2,…，m；mt0≤t1)的台风中心位置Ot(xt,yt);
计算台风经过的两点地表距离，将地球视为正球体，台风在t0时刻的位置与台风在t1时刻的位置之间的距离可按照|OOt1|=R·arccos[siny0·sinyt1+cosy0·cosyt1·cos(xt1-x0)]计算两点地表距离，其中：东经、北纬为正，西经、南纬为负，R为地球半径，取平均半径值6371km；
计算台风中心移动速度，即假设台风在t1时刻内做匀速移动，则台风中心移动速度为：
；
计算台风中心经纬度，t时刻后台风中心经纬度由以下公式计算：，
,
xt1≥x0时，x=x0+θ； xt1< x0时，x=x0-θ；
其中R为地球半径，暂取平均半径值6371km；
（4）判断受灾区域：判断包含线路的所有网格的网格中心点（x,y）到t时刻台风中心点Ot(xt,yt)的距离与该时刻台风十级风圈半径R10 t间的大小关系，待预测点离台风中心的距离s大于R10 t，表示网格内的线路受台风影响较小，不至于发生事故；若s小于R10 t，表示网格内的线路受台风影响较大，有事故风险；t时刻待预测点离台风中心的距离为：
s=R ·arccos[siny0·sinyt1+cosy0·cosyt1·cos(xt1-x0)]
其中R为地球半径，取平均半径值为6371km。
优选地，所述步骤（1）中海洋警戒线为海洋24小时警戒线。
优选地，所述步骤（1）中的台风数据包括台风中心位置的经纬度坐标、中心风力、实测各风圈半径数据。
优选地，所述步骤（1）中气象台观察站提供的台风信息每隔1小时更新发布一次，同时提供t1小时台风预测路径及其7级、10级风圈预测半径，该数据每隔3小时更新一次。
优选地，所述步骤（2）中所述区域按经度、纬度划分为0.01°·0.01°的网格。
优选地，所述步骤（2）中所述基础信息包括：中心位置、移动方向、风速、风力等级、气压、风圈半径和影响范围。
优选地，所述步骤（3）中R10 t=max{R10,R10 t1}。
优选地，在步骤（4）之后还包括步骤（5）：假设系统在时刻T开始工作，预警某网格在nt0后为风险网格，预警等级为某一等级，则考虑时间间隔t0裕度，该网格内线路处于该风险的时间段即为：[T+(n-1)t0,T+nt0]。
本发明提供的台风风险预警方法，结合气象部门实时发布的台风预测信息，把预警区域按密集的网格进行划分，可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警，及时发布风险预警信息，有助于调度人员制定应急预案及快速复电措施，预控电网台风风险。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
1）当台风越过海洋24h警戒线时，系统开始工作，气象台观察站提供实时的台风数据，包括台风中心位置的经纬度坐标、中心风力、实测各风圈半径等台风相关信息，该信息每隔一小时更新发布一次，同时提供24h台风预测路径及其7级、10级风圈预测半径，该数据每隔3h更新一次。
2)在GIS（地理信息系统）中，将所述区域按经度、纬度划分为0.01°·0.01°的网格，并将网格的坐标信息、网格内包含的线路杆塔信息以及基础信息的调查结果录入系统数据库。
其中所述基础信息包括：中心位置、移动方向、风速、风力等级、气压、风圈半径和影响范围等。
3）对24h的台风预测数据做如下处理：确定该区域受台风影响较大的线路集以及相应的预警时段：
台风实况信息O(x0,y0)、R10和24h台风预测信息O24(x24,y24)、R24h 10预测t时刻后每隔步骤t0，即t=nt0(n=1,2,…，m；mt0≤24h)的台风中心位置Ot经纬度xt,yt);
将地球视为正球体，则已知两点经纬度、可按照|OO24h|=R·arccos[siny0·siny24h+cosy0·cosy24h·cos(x24h-x0)]计算两点地表距离（东经、北纬为正，西经、南纬为负）。
计算台风中心移动速度，即假设台风在24h内做匀速移动，据此有
；
t时刻后台风中心经纬度由以下公式计算：
，
，
x24h≥x0时，x=x0+θ; x24h < x0时; x=x0-θ ，
其中R为地球半径，暂取平均半径值6371km。
进一步地，目前受制于气象预报水平，目前还难以得到全部t时刻后的台风10级风圈半径，因此考虑最坏情况R10 t=max{R10,R10 24h}；
此处需要说明的是，t0可以根据实际需要进行调整。
4）判断受灾区域：考虑规程规定110kV及以上线路的基本设计风速必大于23.5m/s，因此模型选取十级风圈作为受台风影响较大的线路决策边界，即判断包含线路的所有网格的网格中心点（x,y）到t时刻台风中心点Ot(xt,yt)的距离与该时刻台风十级风圈半径R10 t间的大小关系：
若s大于R10 t，则认为网格内的线路受台风影响较小，不至于发生事故；
若s小于R10 t，则认为网格内的线路受台风影响较大，有事故风险。
其中，s=R ·arccos[siny0·siny24h+cosy0·cosy24h·cos(x24h-x0)] ，
综上，可以确定24内受台风影响较大的线路端集合，而同时也能根据以上计算估计其受影响的时间范围。
5)假设系统在时刻T开始工作，预警某网格在nt0后为风险网格，预警等级为某一等级，则考虑时间间隔t0裕度，该网格内线路处于该风险的时间段即为：
[T+(n-1)t0,T+nt0] ，
经上述步骤确定受台风影响较大的网格及其受影响时间范围后，再将气象局给出的网格中心点的预测风速作为其内线路杆塔的预测风速，并与其对应的设计风速进行比较，确定具体的输电线台风风险预警等级。
实施例二
1）当台风越过海洋24h警戒线时，系统开始工作，气象台观察站提供实时的台风数据，包括台风中心位置的经纬度坐标、中心风力、实测各风圈半径等台风相关信息，该信息每隔一小时更新发布一次，同时提供48h台风预测路径及其7级、10级风圈预测半径，该数据每隔3h更新一次。
2)在GIS（地理信息系统）中，将所述区域按经度、纬度划分为0.01°·0.01°的网格，并将网格的坐标信息、网格内包含的线路杆塔信息以及基础信息的调查结果录入系统数据库。
其中所述基础信息包括：中心位置、移动方向、风速、风力等级、气压、风圈半径和影响范围等。
3）对48h的台风预测数据做如下处理：确定该区域受台风影响较大的线路集以及相应的预警时段：
台风实况信息O(x0,y0)、R10和48h台风预测信息O48(x48,y48)、R48h 10预测t时刻后每隔步骤t0，即t=nt0(n=1,2,…，m；mt0≤48h)的台风中心位置Ot经纬度xt,yt);
将地球视为正球体，则已知两点经纬度、可按照|OO48h|=R·arccos[siny0·siny48h+cosy0·cosy48h·cos(x48h-x0)]计算两点地表距离（东经、北纬为正，西经、南纬为负）。
计算台风中心移动速度，即假设台风在24h内做匀速移动，据此有
，
t时刻后台风中心经纬度由以下公式计算：
，
，
x48h≥x0时，x=x0+θ; x48h < x0时; x=x0-θ，
其中R为地球半径，暂取平均半径值6371km。
进一步地，目前受制于气象预报水平，目前还难以得到全部t时刻后的台风10级风圈半径，因此考虑最坏情况R10 t=max{R10,R10 48h} ，
此处需要说明的是，t0可以根据实际需要进行调整。
4）判断受灾区域：考虑规程规定110kV及以上线路的基本设计风速必大于23.5m/s，因此模型选取十级风圈作为受台风影响较大的线路决策边界，即判断包含线路的所有网格的网格中心点（x,y）到t时刻台风中心点Ot(xt,yt)的距离与该时刻台风十级风圈半径R10 t间的大小关系：
若s大于R10 t，则认为网格内的线路受台风影响较小，不至于发生事故；
若s小于R10 t，则认为网格内的线路受台风影响较大，有事故风险。
其中，s=R ·arccos[siny0·siny48h+cosy0·cosy48h·cos(x48h-x0)]，
综上，可以确定48h内受台风影响较大的线路端集合，而同时也能根据以上计算估计其受影响的时间范围。
5)假设系统在时刻T开始工作，预警某网格在nt0后为风险网格，预警等级为某一等级，则考虑时间间隔t0裕度，该网格内线路处于该风险的时间段即为：
[T+(n-1)t0,T+nt0]，
经上述步骤确定受台风影响较大的网格及其受影响时间范围后，再将气象局给出的网格中心点的预测风速作为其内线路杆塔的预测风速，并与其对应的设计风速进行比较，确定具体的输电线台风风险预警等级。
以上实施例中，R表示地球半径，R10表示台风十级风圈半径，R7表示台风七级风圈半径，R10 t表示t时刻台风十级风圈半径，O表示台风中心位置，Ot表示t时刻台风中心位置，其他未解释的标号根据此处标号类推即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的台风风险预警方法，结合气象部门实时发布的台风预测信息，把预警区域按密集的网格进行划分，可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路集并按风险等级进行预警，及时发布风险预警信息，有助于调度人员制定应急预案及快速复电措施，预控电网台风风险。

Claims (8)

1.一种针对电力输配电系统的台风风险预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当台风越过海洋警戒线时，系统开始工作，气象台观察站提供实时的台风数据；
（2）在GIS中将所述海洋警戒线内的区域按经度、纬度划分网格，并将网格的坐标信息、网格内包含的线路杆塔信息以及基础信息的调查结果录入系统数据库；
（3）对任意时间t1时刻台风预测数据做如下处理：
确定台风中心位置，台风实况信息O(x0,y0)其中O代表台风中心位置，X0是东经值，y0是北纬值，台风十级风圈半径R10和t1时刻台风预测信息Ot1(xt1,yt1)、Rt1 10预测t时刻后每隔步骤t0，即t=nt0(n=1,2,…，m；mt0≤t1)的台风中心位置Ot(xt,yt);
计算台风经过的两点地表距离，将地球视为正球体，台风在t0时刻的位置与台风在t1时刻的位置之间的距离可按照|OOt1|=R·arccos[siny0·sinyt1+cosy0·cosyt1·cos(xt1-x0)]计算两点地表距离，其中：东经、北纬为正，西经、南纬为负，R为地球半径，取平均半径值6371km；
计算台风中心移动速度，即假设台风在t1时刻内做匀速移动，则台风中心移动速度为：
；
计算台风中心经纬度，t时刻后台风中心经纬度由以下公式计算：，
,
xt1≥x0时，x=x0+θ； xt1< x0时，x=x0-θ；
其中R为地球半径，暂取平均半径值6371km；
（4）判断受灾区域：判断包含线路的所有网格的网格中心点（x,y）到t时刻台风中心点Ot(xt,yt)的距离与该时刻台风十级风圈半径R10 t间的大小关系，待预测点离台风中心的距离s大于R10 t，表示网格内的线路受台风影响较小，不至于发生事故；若s小于R10 t，表示网格内的线路受台风影响较大，有事故风险；t时刻待预测点离台风中心的距离为：
s=R ·arccos[siny0·sinyt1+cosy0·cosyt1·cos(xt1-x0)]
其中R为地球半径，取平均半径值为6371km。
2.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述步骤（1）中海洋警戒线为海洋24小时警戒线。
3.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述步骤（1）中的台风数据包括台风中心位置的经纬度坐标、中心风力、实测各风圈半径数据。
4.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述步骤（1）中气象台观察站提供的台风信息每隔1小时更新发布一次，同时提供t1小时台风预测路径及其7级、10级风圈预测半径，该数据每隔3小时更新一次。
5.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述步骤（2）中所述区域按经度、纬度划分为0.01°·0.01°的网格。
6.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述步骤（2）中所述基础信息包括：中心位置、移动方向、风速、风力等级、气压、风圈半径和影响范围。
7.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：所述步骤（3）中R10 t=max{R10,R10 t1}。
8.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于，在步骤（4）之后还包括
步骤（5）：假设系统在时刻T开始工作，预警某网格在nt0后为风险网格，预警等级为某一等级，则考虑时间间隔t0裕度，该网格内线路处于该风险的时间段即为：[T+(n-1)t0,T+nt0]。
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