CN106611245A - 一种基于gis的电网台风灾害风险评估方法 - Google Patents

一种基于gis的电网台风灾害风险评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，通过对台风的危险性、地形的敏感性、电网的脆弱性以及防灾减灾能力进行分析与评估，创建适合电网的台风灾害风险评估方法。本发明一方面，可以实现电网台风灾害风险区划图的编制，另一方面，可完善灾害风险区划的系统性与完整性，为制定区域性防灾减灾的对策提供技术支持。

Description

一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法
技术领域
本发明涉及电网灾害评估预测领域，特别是一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法。
背景技术
我国大陆海岸线长18000多公里，特殊的地理位置决定了我国台风灾害频繁而严重。台风是威胁沿海电网设备设施安全的主要自然灾害之一。2006年台风“桑美”造成温州13座110kV变电所全停，516回线路跳闸、拉停，两千多公里高低压线路被损坏。2015年“苏迪罗”台风期间，福建10kV公用配电网受损或停运线路2801条(占比24.8％)，受损或停运配变68789台(占比21.5％)。此类恶劣天气严重损害电网利益，亟需开展相关应急措施研究。
目前，对于台风灾害风险评估的研究大多集中在人口、经济活动、建筑物等方面，对于电网的灾害风险评估大多集中在预警模型的建立和系统的开发，缺少针对电网台风灾害风险评估和区划的定量性研究。因此，开展电网台风灾害风险评估是不可缺少的工作，一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法的提出能有效支撑该工作的顺利完成，有利于制定防灾减灾对策。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，一方面，可以实现电网台风灾害风险区划图的编制，另一方面，可完善灾害风险区划的系统性与完整性，为制定区域性防灾减灾的对策提供技术支持。
本发明采用以下方案实现：一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，包括以下步骤：
步骤S1：收集台风数据、地理数据和电网数据；
步骤S2：分别建立致灾因子危险性模型、孕灾环境敏感性模型、承灾体脆弱性模型和防灾减灾能力模型；
所述致灾因子危险性模型为：
VH＝WH1·VH1+WH2·VH2；
所述孕灾环境敏感性模型为：
VE＝WE1·VE1+WE2·VE2+WE3·VE3；
所述承灾体脆弱性模型为：
VS＝WS1·VS1+WS2·VS2+WS3·VS3；
所述防灾减灾能力模型为：
VR＝WR1·VR1；
其中，VH1、VH2分别为日雨量、最大风速指数标准化值，WH1、WH2分别为日雨量、最大风速的权重值；VE1、VE2、VE3分别为地形高程、地形起伏程度、临海距离的指数标准化值，WE1、WE2、WE2分别为地形高程、地形起伏程度、临海距离的相应权重值；VS1、VS2、VS3分别为架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路的故障率标准化值，WS1、WS2、WS2分别为架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路的相应权重值，架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路故障率越高，承灾体越脆弱；VR1为平均抢修复电时间，WR1为平均抢修复电时间的相应权重值，平均抢修复电时间越短，防灾减灾能力越强；
步骤S3：基于步骤S2中的四个模型建立电网台风灾害风险综合评价模型；
步骤S4：基于步骤S3中的电网台风灾害风险综合评价模型以及GIS技术，评估电网台风风险。
进一步地，步骤S1中所述台风数据、地理数据和电网数据包括台风发生期间的日降雨量、最大风速、地形数据、临海距离、电网架空线路密度、绝缘化率、故障率和平均修复电时间。
进一步地，步骤S3具体为：
步骤S31：基于步骤S2中的四个模型，将电网台风灾害风险函数表示为：
其中，危险性、敏感性、脆弱性与风险大小成正比，防灾减灾能力与风险大小成反比；
步骤S32：建立电网台风灾害风险综合评价模型：
T＝(WH·VH)(WE·VE)(WS·VS)[(WR·(1-VR)]；
其中，T表示台风灾害风险指数；VH为台风灾害致灾因子危险性指数、VE为孕灾环境敏感性指数、VS为承灾体脆弱性指数、VR表示防灾减灾能力指数；由于评价指标实际值的单位存在差异，为了消除各指标的数量级以及量纲差异，计算前需进行归一化处理；WH、WE、WS、WR分别表示台风灾害致灾因子、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性、防灾减灾能力的权重，权重的大小为0-1之间的数值，且|WH|+|WE|+|WS|+|WR|＝1。
进一步地，所述步骤S4具体为：将前述步骤计算得到并进行归一化处理的四个因子指数VH、VE、VS、VR，利用层次分析法赋予不同的权重值，最后利用GIS技术将数据进行空间化，评估电网台风风险。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明鉴于台风灾害对电网的破坏问题，以及缺乏针对电网的台风灾害风险评估，提出一种适合电网的台风灾害风险评估方法。一方面，可以实现电网台风灾害风险区划图的编制，另一方面，可完善灾害风险区划的系统性与完整性，为制定区域性防灾减灾的对策提供技术支持。
附图说明
图1为本发明的原理流程示意图。
图2为本发明实施例中电网台风风险评估指标体系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，包括以下步骤：
步骤S1：收集台风数据、地理数据和电网数据；
步骤S2：分别建立致灾因子危险性模型、孕灾环境敏感性模型、承灾体脆弱性模型和防灾减灾能力模型；
所述致灾因子危险性模型为：
VH＝WH1·VH1+WH2·VH2；
所述孕灾环境敏感性模型为：
VE＝WE1·VE1+WE2·VE2+WE3·VE3；
所述承灾体脆弱性模型为：
VS＝WS1·VS1+WS2·VS2+WS3·VS3；
所述防灾减灾能力模型为：
VR＝WR1·VR1；
其中，VH1、VH2分别为日雨量、最大风速指数标准化值，WH1、WH2分别为日雨量、最大风速的权重值；VE1、VE2、VE3分别为地形高程、地形起伏程度、临海距离的指数标准化值，WE1、WE2、WE2分别为地形高程、地形起伏程度、临海距离的相应权重值；VS1、VS2、VS3分别为架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路的故障率标准化值，WS1、WS2、WS2分别为架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路的相应权重值，架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路故障率越高，承灾体越脆弱；VR1为平均抢修复电时间，WR1为平均抢修复电时间的相应权重值，平均抢修复电时间越短，防灾减灾能力越强；
步骤S3：基于步骤S2中的四个模型建立电网台风灾害风险综合评价模型；
步骤S4：基于步骤S3中的电网台风灾害风险综合评价模型以及GIS技术，评估电网台风风险。
在本实施例中，步骤S1中所述台风数据、地理数据和电网数据包括台风发生期间的日降雨量、最大风速、地形数据、临海距离、电网架空线路密度、绝缘化率、故障率和平均修复电时间。
在本实施例中，步骤S3具体为：
步骤S31：基于步骤S2中的四个模型，将电网台风灾害风险函数表示为：
其中，危险性、敏感性、脆弱性与风险大小成正比，防灾减灾能力与风险大小成反比；并且由于各评价因子对灾害风险形成的作用强度不同，需要对各因子赋予不同的权重。
步骤S32：建立电网台风灾害风险综合评价模型：
T＝(WH·VH)(WE·VE)(WS·VS)[(WR·(1-VR)]；
其中，T表示台风灾害风险指数；VH为台风灾害致灾因子危险性指数、VE为孕灾环境敏感性指数、VS为承灾体脆弱性指数、VR表示防灾减灾能力指数；由于评价指标实际值的单位存在差异，为了消除各指标的数量级以及量纲差异，计算前需进行归一化处理；WH、WE、WS、WR分别表示台风灾害致灾因子、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性、防灾减灾能力的权重，权重的大小为0-1之间的数值，且|WH|+|WE|+|WS|+|WR|＝1。
在本实施例中，所述步骤S4具体为：将前述步骤计算得到并进行归一化处理的四个因子指数VH、VE、VS、VR，利用层次分析法赋予不同的权重值(如图2所示)，最后利用GIS技术将数据进行空间化，评估电网台风风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：收集台风数据、地理数据和电网数据；
步骤S2：分别建立致灾因子危险性模型、孕灾环境敏感性模型、承灾体脆弱性模型和防灾减灾能力模型；
所述致灾因子危险性模型为：
VH＝WH1·VH1+WH2·VH2；
所述孕灾环境敏感性模型为：
VE＝WE1·VE1+WE2·VE2+WE3·VE3；
所述承灾体脆弱性模型为：
VS＝WS1·VS1+WS2·VS2+WS3·VS3；
所述防灾减灾能力模型为：
VR＝WR1·VR1；
其中，VH1、VH2分别为日雨量、最大风速指数标准化值，WH1、WH2分别为日雨量、最大风速的权重值；VE1、VE2、VE3分别为地形高程、地形起伏程度、临海距离的指数标准化值，WE1、WE2、WE2分别为地形高程、地形起伏程度、临海距离的相应权重值；VS1、VS2、VS3分别为架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路的故障率标准化值，WS1、WS2、WS2分别为架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路的相应权重值，架空线路密度、架空绝缘化率、架空线路故障率越高，承灾体越脆弱；VR1为平均抢修复电时间，WR1为平均抢修复电时间的相应权重值，平均抢修复电时间越短，防灾减灾能力越强；
步骤S3：基于步骤S2中的四个模型建立电网台风灾害风险综合评价模型；
步骤S4：基于步骤S3中的电网台风灾害风险综合评价模型以及GIS技术，评估电网台风风险。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，其特征在于：步骤S1中所述台风数据、地理数据和电网数据包括台风发生期间的日降雨量、最大风速、地形数据、临海距离、电网架空线路密度、绝缘化率、故障率和平均修复电时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，其特征在于：步骤S3具体为：
步骤S31：基于步骤S2中的四个模型，将电网台风灾害风险函数表示为：
其中，危险性、敏感性、脆弱性与风险大小成正比，防灾减灾能力与风险大小成反比；
步骤S32：建立电网台风灾害风险综合评价模型：
T＝(WH·VH)(WE·VE)(WS·VS)[(WR·(1-VR)]；
其中，T表示台风灾害风险指数；VH为台风灾害致灾因子危险性指数、VE为孕灾环境敏感性指数、VS为承灾体脆弱性指数、VR表示防灾减灾能力指数；由于评价指标实际值的单位存在差异，为了消除各指标的数量级以及量纲差异，计算前需进行归一化处理；WH、WE、WS、WR分别表示台风灾害致灾因子、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性、防灾减灾能力的权重，权重的大小为0-1之间的数值，且|WH|+|WE|+|WS|+|WR|＝1。
4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的电网台风灾害风险评估方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：将前述步骤计算得到并进行归一化处理的四个因子指数VH、VE、VS、VR，利用层次分析法赋予不同的权重值，最后利用GIS技术将数据进行空间化，评估电网台风风险。
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