CN107436973A - 厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法及系统，以解决对ENSO时期输电线路沿线山火变化特征及响应情况缺乏分析的现状。本发明方法包括步骤：采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的历史山火火点数据；将山火火点数据和ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，按时间顺序排列；分别计算三个时期内的山火火点平均值、山火火点距平值、ENSO指数数据平均值和ENSO指数数据距平值；根据山火火点平均值、距平值以及ENSO指数数据平均值、距平值计算厄尔尼诺时期和拉尼娜时期的山火火点特征变化影响系数和相关系数；根据影响系数和相关系数输出响应情况和响应程度。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法及系统。
背景技术
输电线路山火是影响我国电网安全的重要威胁之一。山火造成多条线路同时跳闸停电，严重威胁电网安全运行。根据国家电网公司2014年事故统计报告，我国特高压线路跳闸事故约50％是由山火引发的。ENSO事件通过遥相关影响我国气候环境条件，改变了制约山火发生的气象因素，并间接影响到人们的生产生活习惯，因而影响了输电线路山火的发生。
目前，输电线路山火发生规律研究和山火预测研究已经有所开展，但是山火发展趋势预测过多依赖现场山火监测数据，三到七天的短期山火预测由于时长较短，也无法完全满足线路防山火工作需要，尤其是特殊气候条件下山火发生特征研究尚未得到开展。为了总结和完善输电线路山火发生和分布规律，有必要进行ENSO时期山火变化特征的计算和分析，以期为制定山火防治措施提供支持，减少灾害造成损失，维护电网安全稳定运行。
发明内容
本发明目的在于提供一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法及系统，以解决对ENSO时期输电线路沿线山火变化特征响应情况缺乏分析的现状。
为实现上述目的，本发明提供了一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法，包括以下步骤：
采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据；
将ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将山火火点对照ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列；
分别计算厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值以及厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的ENSO指数数据平均值；
根据厄尔尼诺时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算厄尔尼诺时期的山火火点数据距平值，根据拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算拉尼娜时期的山火火点数据距平值；
根据厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数、根据拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数；
根据厄尔尼诺时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数；根据拉尼娜时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数；
根据厄尔尼诺影响系数和/或拉尼娜影响系数对照山火距平响应程度表输出山火火点数据对ENSO的响应程度，根据厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数和/或拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数对照相关系数显著性检验表输出山火火点数据在ENSO时期的相关性响应情况。
进一步地，影响系数计算公式为：
其中，E为ENSO影响系数，Aa为山火火点数据距平值。
进一步地，相关系数计算公式为：
其中xi为山火火点数据，为山火火点数据的平均值，yi为ENSO指数数据，为ENSO指数数据的平均值，n为数据总量。
为达上述目的，与上述方法相对应的，本发明还公开了一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算系统，包括以下模块：
采集模块：用于采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据；
分类模块：用于将ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将山火火点数据对照ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列；
平均值计算模块：用于分别计算厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值以及厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的ENSO指数数据平均值；
距平值计算模块：用于根据厄尔尼诺时期和非ENS0时期的山火火点数据平均值计算厄尔尼诺时期的山火火点数据距平值，根据拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算拉尼娜时期的山火火点数据距平值；
影响系数计算模块：用于根据厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数、根据拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数；
相关系数计算模块：用于根据厄尔尼诺时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数；根据拉尼娜时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数；
输出模块：用于根据厄尔尼诺影响系数和/或拉尼娜影响系数对照山火距平响应程度表输出山火火点数据对ENSO的响应程度，根据厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数和/或拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数对照相关系数显著性检验表输出山火火点数据在ENSO时期的相关性响应情况。
进一步地，影响系数计算模块的计算公式为：
其中，E为山火火点数据的ENSO影响系数，Aa为山火火点数据距平值。
进一步地，相关系数计算模块的计算公式为：
其中xi为山火火点数据，为山火火点数据的平均值，yi为ENSO指数数据，为ENSO指数数据的平均值，n为数据总量。
本发明具有以下有益效果：
本发明可以较为快速的了解ENSO事件对输电线路山火灾害发生和分布特征的影响情况，具有很强的可操作性。根据分析结果，可及时做好相应的应急处置措施，尤其是山火对ENSO响应比较明显的地区，能够提前做好应对工作，减轻电网所示。提高了输电线路山火防止工作的针对性。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
ENSO即为El Nino和Southern Oscillation的简称，El Nino为厄尔尼诺，是指赤道中东太平洋附近的海表面温度持续异常增暖的现象，Southern Oscillation为南方涛动，是指热带东太平洋与热带东印度洋气压场反相变化的跷跷板现象。La Nina为拉尼娜，是指赤道中东太平洋海表温度大范围持续异常偏冷的现象，也称反El Nino。
参见图1，本发明实施例的一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法，包括以下步骤：
S1、采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据。
S2、将ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将山火火点数据对照ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列。ENSO可以分为厄尔尼诺和拉尼娜，因此可将ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期分成三类。将三类时期的山火火点数据按照上述规则也划分为三类，每一类中的数据仍然按照时间顺序排列。
S3、分别计算厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值以及厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的ENSO指数数据平均值。
根拆计算得到厄尔尼诺时期山火火点数据的平均值拉尼娜时期山火火点数据的平均值和非ENSO时期山火火点数据的平均值n为该时期数据总量。同理可以计算得到不同时期ENSO指数数据平均值。
S4、根据厄尔尼诺时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算厄尔尼诺时期的山火火点数据距平值，根据拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算拉尼娜时期的山火火点数据距平值。厄尔尼诺时期山火火点数据的平均值与非ENSO时期山火火点数据平均值相减得到的结果作为该省厄尔尼诺山火火点数据的距平值Aa1。同理可得拉尼娜时期山火火点数据的距平值Aa2。
S5、根据厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数、根据拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数。厄尔尼诺时期输电线路沿线山火火点数据的距平值Aa1为正，则认为厄尔尼诺容易造成山火火点数据的增加。否则认为厄尔尼诺容易造成山火火点数据的减少。根据计算得到ENSO影响系数(代入厄尔尼诺时期数据后得到厄尔尼诺影响系数，代入拉尼娜时期数据后得到拉尼娜影响系数)，其中，E为ENSO影响系数，Aa为山火火点数据距平值。
S6、根据厄尔尼诺时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数；根据拉尼娜时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数。根据计算得到厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数以及拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数。其中其中xi为山火火点数据，为山火火点数据的平均值，yi为ENSO指数数据，为ENSO指数数据的平均值，n为数据总量。
S7、根据厄尔尼诺影响系数和/或拉尼娜影响系数对照山火距平响应程度表输出山火火点数据对ENSO的响应程度，根据厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数和/或拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数对照相关系数显著性检验表输出山火火点数据在ENSO时期相关性的响应情况。
| 影响系数E所在区间 | 山火对ENSO响应程度 |
| E≤0.1 | 轻微 |
| 0.1＜E≤0.2 | 弱 |
| 0.2＜E≤0.5 | 中 |
| 0.5＜E≤1 | 强 |
| 1＜E | 极强 |
根据计算所得的影响系数对照上表输出山火火点数据对ENSO的响应程度。相关系数显著性检验表是统计学上比较通用的统计表，各类统计学著作和网络上均可查阅，根据计算所得的相关系数对显著性进行检验，若相关系数的绝对值大于表中对应自由度下的显著相关阀值，则认为该相关系数通过了显著性检验，该相关系数所对应的该省输电线路沿线山火火点数据的影响是显著的；反之则认为影响可能存在但并不显著。
本实施例采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据将ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将山火火点对照ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列。ENSO指数数据为逐周的ENSO指数。
厄尔尼诺时期：计算厄尔尼诺时期山火火点数据平均值，以及计算非ENSO时期山火火点数据平均值和ENSO指数数据平均值。用厄尔尼诺时期山火火点数据平均值减去非ENSO时期山火火点数据平均值得到厄尔尼诺时期山火火点数据距平值。根据厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数。
拉尼娜时期：计算拉尼娜时期山火火点数据平均值，以及计算非ENSO时期山火火点数据平均值和ENSO指数数据平均值。用拉尼娜时期山火火点数据平均值减去非ENSO时期山火火点数据平均值得到拉尼娜时期山火火点数据距平值。根据拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数。
采集湖南省过去20年间输电线路沿线每个月的山火火点数据；收集20年间逐周的ONI(海洋NINO指数，一种ENSO指数)数据。通过本发明优选实施例1计算得到厄尔尼诺时期山火火点数据距平值为1461，拉尼娜时期山火火点距平值为-385。从而计算可得山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数为0.19，山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数为0.05。
由于湖南省厄尔尼诺时期山火火点距平值为正，认为厄尔尼诺容易造成山火火点数据的增加，计算得到山火火点数据的ENSO影响系数为0.19，认为山火距平对厄尔尼诺有弱响应。查相关系数显著性检验表，由于山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数绝对值小于表中对应自由度下、95％显著性水平下的显著相关阈值0.23，则认为厄尔尼诺事件对湖南省山火发生的影响并不显著。
以拉尼娜时期距平值和相关系数代替厄尔尼诺时期距平值和相关系数，重复上述步骤进行拉尼娜时期距平值和相关性响应分析，发现拉尼娜容易造成湖南省山火火点减少，湖南省山火距平对拉尼娜存在弱响应，同时拉尼娜事件对湖南省山火发生的影响并不显著。
综上，本发明的一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法可以较为快速的了解ENSO事件对输电线路山火灾害发生和分布特征的影响情况，具有很强的可操作性。根据分析结果，可及时做好相应的应急处置措施，尤其是山火对ENSO响应比较明显的地区，能够提前做好应对工作，减轻电网所示。提高了输电线路山火防止工作的针对性。
与上述方法实施例相对应的，本发明还公开一种用于执行上述方法的配套系统。
该系统包括采集模块、分类模块、平均值计算模块、距平值计算模块、影响系数计算模块、相关系数计算模块和输出模块，其中：
采集模块：用于采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据；
分类模块：用于将ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将山火火点数据对照ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列；
平均值计算模块：用于分别计算厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值以及厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期的ENSO指数数据平均值；
距平值计算模块：用于根据厄尔尼诺时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算厄尔尼诺时期的山火火点数据距平值，根据拉尼娜时期和非ENSO时期的山火火点数据平均值计算拉尼娜时期的山火火点数据距平值；
影响系数计算模块：用于根据厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数、根据拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数；
相关系数计算模块：用于根据厄尔尼诺时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数；根据拉尼娜时期的山火火点数据和山火火点数据平均值以及ENSO指数数据和ENSO指数数据平均值计算拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数；
输出模块：用于根据厄尔尼诺影响系数和/或拉尼娜影响系数对照山火距平响应程度表输出山火火点数据对ENSO的响应程度，根据厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数和/或拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数对照相关系数显著性检验表输出山火火点数据在ENSO时期相关性的响应情况。
进一步地，影响系数计算模块的计算公式为：
其中，E为山火火点数据的ENSO影响系数，Aa为山火火点数据距平值。
进一步地，相关系数计算模块的计算公式为：
其中xi为山火火点数据，为山火火点数据的平均值，yi为ENSO指数数据，为ENSO指数数据的平均值，n为数据总量。
本发明的一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法可以较为快速的了解ENSO事件对输电线路山火灾害发生和分布特征的影响情况，具有很强的可操作性。根据分析结果，可及时做好相应的应急处置措施，尤其是山火对ENSO响应比较明显的地区，能够提前做好应对工作，减轻电网所示。提高了输电线路山火防止工作的针对性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据；
将所述ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将所述山火火点数据对照所述ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列；
分别计算所述厄尔尼诺时期、所述拉尼娜时期和所述非ENSO时期的山火火点数据平均值以及所述厄尔尼诺时期、所述拉尼娜时期和所述非ENSO时期的ENSO指数数据平均值；
根据所述厄尔尼诺时期和所述非ENSO时期的山火火点数据平均值计算所述厄尔尼诺时期的山火火点数据距平值，根据所述拉尼娜时期和所述非ENSO时期的山火火点数据平均值计算所述拉尼娜时期的山火火点数据距平值；
根据所述厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数、根据所述拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数；
根据所述厄尔尼诺时期的所述山火火点数据和所述山火火点数据平均值以及所述ENSO指数数据和所述ENSO指数数据平均值计算厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数；根据所述拉尼娜时期的所述山火火点数据和所述山火火点数据平均值以及所述ENSO指数数据和所述ENSO指数数据平均值计算拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数；
根据厄尔尼诺影响系数和/或拉尼娜影响系数对照山火距平响应程度表输出山火火点数据对ENSO的响应程度，根据厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数和/或拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数对照相关系数显著性检验表输出山火火点数据在ENSO时期相关性的响应情况。
2.根据权利要求1所述的厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法，其特征在于，所述影响系数计算公式为：
<mrow>
<mi>E</mi>
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<mi>A</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>|</mo>
</mrow>
其中，E为山火火点数据的ENSO影响系数，Aa为山火火点数据距平值。
3.根据权利要求1或2任一所述的厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算方法，其特征在于，所述相关系数计算公式为：
<mrow>
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<mi>y</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
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</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
</mrow>
其中xi为山火火点数据，为山火火点数据的平均值，yi为ENSO指数数据，为ENSO指数数据的平均值，n为数据总量。
4.一种厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算系统，其特征在于，包括以下模块：
采集模块：用于采集历史ENSO指数数据和输电线路沿线的山火火点数据；
分类模块：用于将所述ENSO指数数据按厄尔尼诺时期、拉尼娜时期和非ENSO时期划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列，并将所述山火火点数据对照所述ENSO指数数据划分为三类，每一类中的数据按时间顺序排列；
平均值计算模块：用于分别计算所述厄尔尼诺时期、所述拉尼娜时期和所述非ENSO时期的山火火点数据平均值以及所述厄尔尼诺时期、所述拉尼娜时期和所述非ENSO时期的ENSO指数数据平均值；
距平值计算模块：用于根据所述厄尔尼诺时期和所述非ENSO时期的山火火点数据平均值计算所述厄尔尼诺时期的山火火点数据距平值，根据所述拉尼娜时期和所述非ENSO时期的山火火点数据平均值计算所述拉尼娜时期的山火火点数据距平值；
影响系数计算模块：用于根据所述厄尔尼诺时期山火火点数据距平值计算厄尔尼诺影响系数、根据所述拉尼娜时期山火火点数据距平值计算拉尼娜影响系数；
相关系数计算模块：用于根据所述厄尔尼诺时期的所述山火火点数据和所述山火火点数据平均值以及所述ENSO指数数据和所述ENSO指数数据平均值计算厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数；根据所述拉尼娜时期的所述山火火点数据和所述山火火点数据平均值以及所述ENSO指数数据和所述ENSO指数数据平均值计算拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数；
输出模块：用于根据厄尔尼诺影响系数和/或拉尼娜影响系数对照山火距平响应程度表输出山火火点数据对ENSO的响应程度，根据厄尔尼诺时期山火火点数据与厄尔尼诺强度的相关系数和/或拉尼娜时期山火火点数据与拉尼娜强度的相关系数对照相关系数显著性检验表输出山火火点数据在ENSO时期相关性的响应情况。
5.根据权利要求4所述的厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算系统，其特征在于，影响系数计算模块的计算公式为：
<mrow>
<mi>E</mi>
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</mfrac>
<mo>|</mo>
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其中，E为山火火点数据的ENSO影响系数，Aa为山火火点数据距平值。
6.根据权利要求4或5任一所述的厄尔尼诺时期输电线路沿线山火变化特征计算系统，其特征在于，相关系数计算模块的计算公式为：
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<mi>r</mi>
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其中xi为山火火点数据，为山火火点数据的平均值，yi为ENSO指数数据，为ENSO指数数据的平均值，n为数据总量。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110222316A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-10 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于核密度估计的山火与enso相关程度的分析方法及系统 |
Citations (3)
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| CN106202939A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-07 | 国网湖南省电力公司 | 一种enso时期覆冰关键要素变化特征分析方法 |
| CN106202949A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-12-07 | 国网湖南省电力公司 | 一种enso时期覆冰响应程度分析方法 |
| CN106682823A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-17 | 国网湖南省电力公司 | 一种输电线路沿线雾霾响应程度计算方法及其系统 |
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2017
- 2017-07-13 CN CN201710568589.9A patent/CN107436973A/zh active Pending
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