CN107657336B - 一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统,包括区域划分模块、微气象采集模块、微地形采集模块、模型构建模块、风险等级划分模块、风险发布模块。区域划分模块用于根据经纬度将预警区域划分。微气象采集模块用于采集各子区域内的实时微气象数据。微地形采集模块用于采集各子区域内的实时微地形数据。模型构建模块用于根据微气象数据及微地形数据构建各子区域的台风模型。风险等级划分模块用于根据台风模型划分风险等级。风险发布模块用于发布风险情况。本发明具有精度高,准确性好,实时反应快,为大风灾害预防和电网规划提供决策支持等优点,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路并进行预警。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域,尤其涉及一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统。
背景技术
台风是沿海地区最常见的自然灾害,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,为了减少台风对沿海城市的人民生命、财产等造成损失,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,提出一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统已成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路并进行预警。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的:一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统,包括区域划分模块、微气象采集模块、微地形采集模块、模型构建模块、风险等级划分模、风险发布模块;
所述区域划分模块,用于根据经纬度将预警区域划分为多个子区域;
所述微气象采集模块,用于采集各子区域内的实时微气象数据;
所述实时微气象数据,包括气压、气温、水汽压、相对湿度、降水、蒸发及风速;
所述微地形采集模块,用于采集各子区域内的实时微地形数据;
所述实时微地形数据包括海拔高程、河网信息、坡度、坡向、坡度变率、坡向变率、起伏度、粗糙度及表面照明度;
所述模型构建模块,用于根据微气象数据及微地形数据构建各子区域的台风模型;
所述风险等级划分模,用于根据提取的模型样本集的风险等级和台风模型划分风险等级;
所述风险发布模块,用于发布风险情况。
进一步的,所述模型构建模块包括:微气象台风模型子模块,用于根据微气象数据构建各子区域的微气象台风模型;微地形台风模型子模块,用于根据微地形数据构建各子区域的微地形台风模型;台风模型子模块,用于根据微气象台风模型及微地形台风模型构建台风模型。
进一步的,所述微气象台风模型子模块包括:微气象比对单元,用于将实时微气象数据与模型样本的微气象数据进行比对,提取与实时微气象数据相近似的模型样本集;微气象台风模型构建单元,用于根据模型样本集整合出微气象台风模型。
进一步的,所述微地形台风模型子模块包括:微地形比对单元,用于将实时微地形数据与模型样本的微地形数据进行比对,提取与实时微地形数据相近似的模型样本集;微地形台风模型构建单元,用于根据模型样本集整合出微地形台风模型。
进一步的,所述台风模型子模块包括:台风模型初始构建单元,用于根据微气象系数及微地形系数,并结合微气象台风模型及微地形台风模型整合出初始台风模型。
进一步的,所述微气象系数的值为0.65~0.85,所述微地形系数的值为0.35~0.5。
进一步的,所述台风模型子模块还包括:台风模型二次构建单元,用于将实时微气象数据及实时微地形数据同时与模型样本的微气象及微地形数据进行比对,提取与实时微气象及实时微地形数据相近似的模型样本集,并根据微地形模型样本集和微气象模型样本集整合出二次台风模型;台风模型校正单元,用于根据二次台风模型对初始台风模型进行校正,以构建出台风模型。
与现有技术相比,本发明所提供的基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统,通过实时采集电网覆盖区内多个气象观测站点的实时微气象数据,并基于理论建模和数值模拟相结合的手段,建立微气象台风模型;同时,本发明通过实时采集电网覆盖区内的实时微地形数据,并基于理论建模和数值模拟相结合的手段,建立微地形台风模型;从而建立完善的台风模型。根据电力部门各主要线路、铁塔和变电站的地理位置,分析大风对其影响程度,结合气象部门大风预警等级的相关规定,发布相应的大风预警信息报告。本发明具有精度高,准确性好,实时反应快,为大风灾害预防和电网规划提供决策支持等优点,可更准确地辨识遭受台风灾害影响的线路并进行预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例,对于本领域普通技术人员来说,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是本发明一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统100的实施例结构示意图;
其中:1-区域划分模块,2-微气象采集模块,3-微地形采集模块,4-模型构建模块,41-微气象台风模型子模块,42-微地形台风模型子模块,43-台风模型子模块, 5-风险等级划分模块,6-风险发布模块。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明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,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明所提供的一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统100的实施例,包括区域划分模块1、微气象采集模块2、微地形采集模块3、模型构建模块4、风险等级划分模块5、风险发布模块6。
区域划分模块1,用于根据经纬度将预警区域划分为多个子区域。具体地,把预警区域划分为0.01°×0.01°的网格,建立子区域内各输配电设备与微气象、微地形的关联。
微气象采集模块2,用于采集各子区域内的实时微气象数据;实时微气象数据包括气压、气温、水汽压、相对湿度、降水、蒸发及风速,但不以此为限制。
微地形采集模块3,用于采集各子区域内的实时微地形数据;实时微地形数据包括海拔高程、河网信息、坡度、坡向、坡度变率、坡向变率、起伏度、粗糙度及表面照明度,但不以此为限制。
模型构建模块4,用于根据微气象数据及微地形数据构建各子区域的台风模型。模型构建模块4,包括微气象台风模型子模块41、微地形台风模型子模块42、台风模型子模块43。模型构建模块4内预存有大量的模型样本,每一模型样本对应微气象数据及微地形数据。
微气象台风模型子模块41,用于根据微气象数据构建各子区域的微气象台风模型;微气象台风模型子模块41包括:微气象比对单元和微气象台风模型构建单元;微气象比对单元,用于将实时微气象数据与模型样本的微气象数据进行比对,提取与实时微气象数据相近似的模型样本集;微气象台风模型构建单元,用于根据模型样本集整合出微气象台风模型。
微气象台风模型子模块41工作时,微气象比对单元查找微气象模型样本库,比对出与实时微气象数据相近似的预存微气象数据,从而查找出多个微气象模型样本,以形成微气象模型样本集;微气象台风模型构建单元对多个微气象模型样本集进行融合,提取各微气象模型样本集的平均值,以建立微气象台风模型。
微地形台风模型子模块42,用于根据微地形数据构建各子区域的微地形台风模型;微地形台风模型子模块42包括:微地形比对单元和微地形台风模型构建单元;微地形比对单元,用于将实时微地形数据与模型样本的微地形数据进行比对,提取与实时微地形数据相近似的模型样本集;微地形台风模型构建单元,用于根据模型样本集整合出微地形台风模型。
微地形台风模型子模块42工作时,微地形比对单元查找微地形模型样本库,比对出与实时微地形数据相近似的预存微地形数据,从而查找出多个微地形模型样本,以形成微地形模型样本集;微地形台风模型构建单元对多个微地形模型样本集进行融合,提取各微地形模型样本集的平均值,以建立微地形台风模型。
台风模型子模块43,用于根据微气象台风模型及微地形台风模型构建台风模型;台风模型子模块43包括:台风模型初始构建单元、台风模型二次构建单元、台风模型校正单元;
台风模型初始构建单元,用于根据微气象系数及微地形系数,并结合微气象台风模型及微地形台风模型整合出初始台风模型。优选地,所述微气象系数的值为0.65~0.85,所述微地形系数的值为0.35~0.5。
微气象系数用于表示微气象的权重值,微地形系数用于表示微地形的权重值。工作时,台风模型初始构建单元根据权重(微气象系数及微地形系数)对微气象台风模型及微地形台风模型进入融合,权重越高,则初始台风模型越接近权重高的模型结构。
台风模型二次构建单元,用于将实时微气象数据及实时微地形数据同时与模型样本的微气象及微地形数据进行比对,提取与实时微气象及实时微地形数据相近似的模型样本集,并根据微地形模型样本集和微气象模型样本集整合出二次台风模型。台风模型校正单元,用于根据二次台风模型对初始台风模型进行校正,以构建出台风模型。
微气象台风模型子模块41仅根据微气象数据构建微气象台风模型,微地形台风模型子模块42仅根据微地形数据构建微地形台风模型,而台风模型二次构建单元将微气象数据及实时微地形数据相结合,比对出与实时微地形数据及实时微气象数据均相近似的多个模型样本,以形成模型样本集;并对多个模型样本集进行融合,提取各模型样本集的平均值,以建立二次台风模型。最后,将二次台风模型对初始台风模型进行融合(例如,求取平均值)。
风险等级划分模块5根据所提取的模型样本集的风险等级划分风险等级;每一模型样本均根据现有规则,预设有风险等级;具体地,可根据模型样本集中的风险等级类型的数量进行划分,例如,模型样本集内包括十个模型样本,各个模型样本的风险等级分别为“1级、1级、1级、1级、1级、1级、5级、2级、1级、1级”,则最后所得出的台风模型的风险等级为1级。也可去除差异较大的风险等级类型后,以求取平均值的方式进行划分。
风险发布模块6,用于发布风险情况。风险情况包括风险等级及台风模型,相关机构可根据风险情况为大风灾害预防和电网规划进行决策。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或变型,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于微气象和微地形的输配电设备台风预警系统,其特征在于:包括区域划分模块、微气象采集模块、微地形采集模块、模型构建模块、风险等级划分模块、风险发布模块;所述区域划分模块分别与微气象采集模块和微地形采集模块连接;所述微气象采集模块和微地形采集模块分别与模型构建模块进行连接;所述模型构建模块与风险等级划分模块进行连接;所述风险等级划分模块与风险发布模块进行连接;
所述区域划分模块,用于根据经纬度将预警区域划分为多个子区域;
所述微气象采集模块,用于采集各子区域内的实时微气象数据;
所述微地形采集模块,用于采集各子区域内的实时微地形数据;
所述模型构建模块,用于根据微气象数据及微地形数据构建各子区域的台风模型;模型构建模块内预存有大量的模型样本,每一模型样本对应微气象数据及微地形数据;
所述风险等级划分模块,用于根据提取的模型样本集的风险等级和台风模型划分风险等级;
所述风险发布模块,用于发布风险情况;
所述实时微气象数据包括气压、气温、水汽压、相对湿度、降水、蒸发及风速;
所述实时微地形数据包括海拔高程、河网信息、坡度、坡向、坡度变率、坡向变率、起伏度、粗糙度及表面照明度;
所述模型构建模块包括微气象台风模型子模块、微地形台风模型子模块、台风模型子模块;所述微气象台风模型子模块、微地形台风模型子模块分别与台风模型子模块连接;
所述微气象台风模型子模块,用于根据微气象采集模块采集的微气象数据构建各子区域的微气象台风模型;
所述微地形台风模型子模块,用于根据微地形采集模块采集的微地形数据构建各子区域的微地形台风模型;
所述台风模型子模块,用于根据微气象台风模型及微地形台风模型构建台风模型;
所述微气象台风模型子模块包括微气象比对单元和微气象台风模型构建单元;
所述微气象比对单元,用于将实时微气象数据与模型样本的微气象数据进行比对,提取与实时微气象数据相近似的模型样本集;
所述微气象台风模型构建单元,用于根据模型样本集整合出微气象台风模型;
所述微地形台风模型子模块包括微地形比对单元和微地形台风模型构建单元;
所述微地形比对单元,用于将实时微地形数据与模型样本的微地形数据进行比对,提取与实时微地形数据相近似的模型样本集;
所述微地形台风模型构建单元,用于根据模型样本集整合出微地形台风模型;
所述台风模型子模块包括台风模型初始构建单元;
所述台风模型初始构建单元,用于根据微气象系数及微地形系数,并结合微气象台风模型及微地形台风模型整合出初始台风模型;
所述微气象系数的值为0.65~0.85,所述微地形系数的值为0.35~0.5;
所述台风模型子模块还包括台风模型二次构建单元和台风模型校正单元;
所述台风模型二次构建单元,用于将实时微气象数据及实时微地形数据同时与模型样本的微气象及微地形数据进行比对,提取与实时微气象及实时微地形数据相近似的模型样本集,并根据微地形模型样本集和微气象模型样本集整合出二次台风模型;
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GR01 | Patent grant | ||
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