CN107316159A - 一种输电线路地理信息数据质量评测方法 - Google Patents

一种输电线路地理信息数据质量评测方法 Download PDF

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杨恒
沈平
王伟
时磊
罗鑫
杨洋
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Guizhou Power Grid Co Ltd Power Transmission Operation Maintenance Branch
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Guizhou electric power design institute
Guizhou Power Grid Co Ltd Power Transmission Operation Maintenance Branch
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Abstract

本发明公开了一种输电线路地理信息数据质量评测方法，它包括：步骤1、评价因子采集：采集输电线路地理信息数据，得到输电线路杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号作为评价因子；步骤2、计算评价因子错误频率fi；步骤3、评价因子评分；步骤4、利用层次分析法计算评价因子对地理信息数据质量影响的平均权重wi；步骤5、建立评价模型；解决了现有技术缺少对输电线路地理信息数据质量评价，影响数据分析结果的准确性和可靠性的问题。

Description

一种输电线路地理信息数据质量评测方法
技术领域
本发明属于架空输电线路运行检修领域，尤其涉及一种输电线路地理信息数据质量评测方法。
背景技术
改革开放以来，我国的电力基础设施建设取得了辉煌的成就和长足的发展，电力主干网的建设工作基本完成，为人民生产、生活提供了坚实的保障。当前，南方电网正在加速输电线路、设备和电网维护智能化建设，一方面使得电网运营、调度和维护更加科学合理和智能，另一方面也引起了电力数据的爆发型增长，对这些海量数据的有效分析和深入挖掘，精准定位并快速获取有效信息，为生产决策提供支撑，成为电网发展和生产管理精益转型进程中必须解决的问题。
输电线路地理信息数据作为各类电网维护信息系统和电网在线监测系统的基础性数据，其数据质量直接影响数据分析结果的准确性和可靠性，进而对生产决策和预判产生影响，严重情况下将导致决策的失误，造成重大经济损失。因此，对输电线路地理信息数据进行有效评测和一致性分析，为进一步决策提供准确、科学、合理、规范的数据，是当前电网急需解决的问题之一。
在数据质量评价方面，目前国内外大多研究只停留在电网常规数据正确性、完备性和时效性的研究上。所谓数据的正确性是指数据必须真实准确底反应实际业务；数据的完备性是指数据是充分的，所需要的数据都存在，即任何有关操作的数据不存在遗漏现象；数据的时效性是指数据在需要的时间是否有效。常采用的方法主要是统计校验法和多数据源比对法。统计校验法是对数据集假定一个分布或概率模型，然后采用不一致性检验来分析异常数据；多数据源比对法是将多个数据来源的数据进行逐一比对，根据预设的阈值确定异常数据。然后，在如电网的地理信息等专题数据的数据质量研究上，则研究极少，目前在输电线路地理信息数据质量评估方面，还没有相关文献参考。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种输电线路地理信息数据质量评测方法，以解决现有技术缺少对输电线路地理信息数据质量评价，影响数据分析结果的准确性和可靠性的问题。
本发明技术方案
一种输电线路地理信息数据质量评测方法，它包括：
步骤1、评价因子采集：采集输电线路地理信息数据，得到输电线路杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号作为评价因子；
步骤2、计算评价因子错误频率fii；计算公式为：
步骤3、评价因子评分：计算公式为：
mi＝100×(1-fi) 式(2)
步骤4、利用层次分析法计算评价因子对地理信息数据质量影响的平均权重wi；
步骤5、建立评价模型：评价模型表达式为：
它还包括：
步骤6、建立输电线路地理信息数据质量等级表；将输电线路地理信息数据质量定为：“优”、“良”、“中”、“差”和“建议重新采集”5个等级；
步骤7、根据求得的模型值得到输电线路地理信息数据的质量等级。
所述输电线路杆塔档距的计算方法为：根据测量杆塔的坐标值，分别计算相邻两基杆塔的档距，已知两基杆塔的坐标分别为(纬度经度λ1)、(纬度经度λ2)，则两基杆塔的档距d1计算公式为：
所述线路夹角的计算方法为：根据测量杆塔的坐标值，分别计算相邻三基杆塔间的夹角，已知三基杆塔的经纬度坐标，用档距计算公式分别计算三基杆塔之间的档距，分别记为d1、d2、d3，根据余弦定理求得以杆塔2为顶点的夹角，公式为：
式中，A2表示以杆塔2为顶点的夹角。
步骤4所述利用层次分析法计算评价因子对地理信息数据质量影响的平均权重wi的方法为：先构建杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号之间对比矩阵，求出利用权重向量，再进行一致性验证，通过则得到上述因子对输电线路地理信息数据质量影响的权重值；否则重新调整对比矩阵，直到满足一致性指标。
本发明的有益效果
本发明从待测输电线路地理信息数据中，得到输电线路杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号作为评价因子；并建立评价因子权重构建评价模型；具有下述优点：
1、提供了一种可行的输电线路地理信息数据质量的评价模型，为从海量的地理信息数据中筛选出有效的数据提供依据；
2、将输电线路地理信息数据的质量评价因子的错误频率作为其评分的依据，保证了评测模型的客观性；
3、采用层次分析法计算评价因子对输电线路地理信息数据质量的影响程度的权重值，将决策的经验判断定量化，增强了决策依据的准确性；
本发明解决了现有技术缺少对输电线路地理信息数据质量评价，影响数据分析结果的准确性和可靠性的问题。
具体实施方式
在实施本发明之前，需要需要收集和查阅输电线路设计的相关规范和标准，主要包括输电线路建设中关于线路设计、杆塔设计的有关规范和标准，以此为依据确定评价因子，另外，还需要获得输电线路所处地理区域的电子地图的底图，如山川、河流、道路、房屋、森林等的地图信息，以此为依据统计杆塔档距、线路夹角和杆塔位置不符合规范的频率。
对于杆塔档距，不同设计规范和区域的要求不同，这与地形、塔型、电压等级等因素有关，但在实际情况中输电线路的杆塔档距会呈现出一定的分布规律。一些错误的杆塔坐标数据会导致线路的夹角过小，这既不符合线路设计规范也不符合实际情况，所以线路夹角可作为输电线路地理信息数据质量的一种度量因子。同样，线路夹角也与地形地势、杆塔类型等因素有关，通常在地形复杂地区的起伏比较大，而在平原地区的波动比较小，但从设计规范和很多统计数据的分析结果可以看出，线路的夹角一般不会超过一些极限值。杆塔地理位置的合理性也是影响输电线路地理信息数据质量一个很重要的因子，按照输电线路设计规范，杆塔的地理位置一般不会处于房屋之上，道路、河流、湖泊之中，所以如果数据中有杆塔位于上述地理位置，则数据很有可能是不准确的。除了上述影响数据质量的因子外，线路命名不规范以及杆塔编号不规范也是影响输电线路地理信息数据质量常见的因素。
步骤1、评价因子采集：采集输电线路地理信息数据，得到输电线路杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号作为评价因子；
其中，按公式(4)计算杆塔档距；按公式(5)计算杆塔夹角。
步骤2、计算评价因子错误频率：根据搜集的设计规范数据，按公式(1)计算评价因子的错误频率。
步骤3、评价因子评分：按公式(2)对评价因子进行评分。
步骤4、利用层次分析法计算评价因子对地理信息数据质量影响的平均权重wi：先构建杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号之间对比矩阵，求出利用权重向量，再进行一致性验证，通过则得到上述因子对输电线路地理信息数据质量影响的权重值；否则重新调整对比矩阵，直到满足一致性指标。
在本实施例中，根据历史线路质量评估统计分析结果，一般情况下，上述因子对输电线路地理信息数据质量的影响程度的关系是：杆塔档距>线路夹角>杆塔位置>线路名称＝杆塔编号，即杆塔档距的影响程度要大于线路夹角，线路夹角的影响程度要大于杆塔位置，线路名称的影响程度与杆塔编号相当。依据心理学研究得出的“人区分信息等级的极限能力为7±2”的结论，在对指标的相对重要性进行评判时，引入九分位的比例标度，见下表1
表1相对重要性的比例尺度
要比较n个因素Y＝{y1，y2，…，yn}对同一目标的影响，每次取两个因素yi和yj，aij表示yi与yj对目标影响程度之比，其中aij的取值由1-9值法决定：且矩阵A＝(aij)n×n满足(1)aij>0；(2)aji＝1/aij(i、j＝1，2，…，n)此矩阵成为正互反矩阵。
根据表1和各因子对输电线路地理信息数据质量的影响程度的大小关系就可以构造出对比矩阵A＝(aij)n×n，特别地，本例中n＝5。由评价因子权重构成的权重向量W的计算步骤为：
(1)计算对比矩阵A每一行元素的乘积Ti
式中，aij为评价因子对比矩阵A的元素；为求承继运算；n表为乘积因子的个数
(2)计算Ti的n次方根
式中，Ti为对比矩阵A的每一行的乘积。
(3)将由Ti的n次方根组成向量即在对其进行归一化，即得到评价因子的平均权重wi，归一化公式如下
求出评价因子的平均权重wi后，需要进行一致性检验，一致性检验不通过，则需要重新计算对比举证A。一致性检验的步骤如下：
(1)计算对比矩阵A的最大特征根λmax
(2)计算一致性指标CI
式中，n为评价因子的个数
(3)当阶数n大于2时，需要判断一致性指标CI与平均随机一致性指标RI的比值CR
式中，RI为平均一致性指标；0‐15阶的平均一致性指标RI的值如下表2所示
表2平均随机一致性指标
如果CR＜0.1，则对比矩阵满足一致性，否则需要重新调整对比矩阵A，重新计算。
步骤5、建立评价模型：按式(3)建立评价模型。
步骤6、建立输电线路地理信息数据质量等级表；将输电线路地理信息数据质量定为：“优”、“良”、“中”、“差”和“建议重新采集”5个等级；每个等级的分值段取值根据实际中最好情况和最坏情况的模型值确定。
步骤7、根据求得的模型值得到输电线路地理信息数据的质量等级。为进一步的决策提供依据；提高决策依据的准确性。

Claims (5)

1.一种输电线路地理信息数据质量评测方法，它包括：
步骤1、评价因子采集：采集输电线路地理信息数据，得到输电线路杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号作为评价因子；
步骤2、计算评价因子错误频率fi；计算公式为：
步骤3、评价因子评分：计算公式为：
mi＝100×(1-fi)
步骤4、利用层次分析法计算评价因子对地理信息数据质量影响的平均权重wi；
步骤5、建立评价模型：评价模型表达式为：
<mrow> <mi>P</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>m</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>
2.根据权利要求1所述的一种输电线路地理信息数据质量评测方法，其特征在于：它还包括：
步骤6、建立输电线路地理信息数据质量等级表；将输电线路地理信息数据质量定为：“优”、“良”、“中”、“差”和“建议重新采集”5个等级；
步骤7、根据求得的模型值得到输电线路地理信息数据的质量等级。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路地理信息数据质量评测方法，其特征在于：
所述输电线路杆塔档距的计算方法为：根据测量杆塔的坐标值，分别计算相邻两基杆塔的档距，已知两基杆塔的坐标分别为(纬度经度λ1)、(纬度经度λ2)，则两基杆塔的档距d1计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>d</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>&amp;Delta;</mi> <mn>180</mn> </mfrac> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow>
4.根据权利要求1所述的一种输电线路地理信息数据质量评测方法，其特征在于：所述线路夹角的计算方法为：根据测量杆塔的坐标值，分别计算相邻三基杆塔间的夹角，已知三基杆塔的经纬度坐标，用档距计算公式分别计算三基杆塔之间的档距，分别记为d1、d2、d3，根据余弦定理求得以杆塔2为顶点的夹角，公式为：
<mrow> <msub> <mi>A</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mi>arccos</mi> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>3</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>d</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
5.根据权利要求1所述的一种输电线路地理信息数据质量评测方法，其特征在于：步骤4所述利用层次分析法计算评价因子对地理信息数据质量影响的平均权重wi的方法为：先构建杆塔档距、线路夹角、杆塔位置、线路名称和杆塔编号之间对比矩阵，求出利用权重向量，再进行一致性验证，通过则得到上述因子对输电线路地理信息数据质量影响的权重值；否则重新调整对比矩阵，直到满足一致性指标。
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