CN108154446A

CN108154446A - 一种气象要素影响电网设备的分析方法

Info

Publication number: CN108154446A
Application number: CN201611102163.6A
Authority: CN
Inventors: 王斌; 张高峰
Original assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2018-06-12
Anticipated expiration: 2036-12-05
Also published as: CN108154446B

Abstract

本发明公开了一种气象要素影响电网设备的分析方法，通过建立气象要素分析模型，设置分析参数，随时修改分析参数以关注特定的气象灾害，不仅仅分析得到受灾害影响的电网设备集，同时反向分析影响电网设备的灾害气象集，为电网运行辅助决策及事故事后分析提供了保障，并结合图表、树列表和GIS地图进行气象灾害及电网设备的关联显示，更直观的展现分析结果，全面、快速、有效的分析并展现气象要素对电网设备的影响，促进电网气象信息系统的建设，具有良好的应用前景。

Description

一种气象要素影响电网设备的分析方法

技术领域

本发明涉及电网气象信息分析技术领域，具体涉及一种气象要素影响电网设备的分析方法。

背景技术

目前，我国电网规模扩张迅速，电网结构日益复杂。然而，电网运行面临外部环境的影响，自然灾害和极端天气频发，都会引发电网局部多重故障，电网会受地理位置、地理特征以及多样化和复杂的气候类型的影响。而且，气象灾害将会使电线杆塔、变电站、输电线路、高压变压器等电网设备的安全性、输电稳定性和电网工作人员的安全性带来很大隐患。因此，电网愈发重视电网气象信息系统的建设，以提高电网安全稳定运行水平。

由于电网运行十分关注气象灾害的发生及其影响，当前发生的气象灾害影响了哪些电网设备，又有哪些设备即将收到气象灾害的影响，是电网运行决策时最常需要参考的辅助决策信息。另外，在进行电网故障事后分析时，经常需要查看电网设备的气象环境影响，此时就需要分析事故发生时设备周边发生了哪些气象灾害，未事后分析提供参考。因此，电网气象信息系统必须具备气象要素影响电网设备的分析及展现手段，根据实况及预报的气象灾害数据、气象灾害级别等要素，分析并展现受灾害影响的电网设备。

目前，为了解决上述的问题，专利“CN201410448219.8”公开了一种气象数据与电网设施的关联方法及系统，可以直观和全方位的实时监测灾害天气，但其偏重于电网设备与气象信息的关联展现，没有深入分析气象灾害影响的设备集；专利“CN201410801168.2”公开了一种基于GIS和气象信息的存在运行风险的电网设备定位方法，以GIS和气象信息相结合的方式综合排查定位异常天气下存在运行风险的电网设备，但其不足之处在于分析不够全面，只分析了受灾的电网设备而并未反向分析影响电网的气象灾害集，而且，分析参数中灾害级别也无法根据用户需求进行自定义配置，另外，也并未涉及分析结果的展现手段。

综上所述，如何全面、快速、有效的分析并展现气象要素对电网设备的影响，是电网气象信息系统建设中必须要考虑和解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中分析及展现气象要素对电网设备的影响存在的不足。本发明的气象要素影响电网设备的分析方法，为电网运行辅助决策及事故事后分析提供了保障，全面、快速、有效的分析并展现气象要素对电网设备的影响，促进电网气象信息系统的建设，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：包括

步骤(A)，根据气象数据本身的特性进行分类，分为数值比值型、空间距离型和空间范围型，构建气象要素分析模型；

步骤(B)，根据构建的气象要素分析模型，设计分析参数，所述分析参数包括灾害过滤参数和影响范围参数；

步骤(C)，根据气象要素分析模型，对气象数据进行分类处理，在电网数据上叠加气象灾害影响范围，计算得到受影响的电网设备集；

步骤(D)，根据气象要素分析模型，从电网数据出发进行反向分析，在气象数据上叠加电网设备辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集；

步骤(E)，将受影响的电网设备集、影响电网设备的气象灾害集，结合GIS地理信息服务展现给用户。

前述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤(A)，所述数值比值型为安装于电网设备上的各监测终端所采集的气象数据；空间距离型为与电网设备存在距离的气象数据点；所述空间范围型为区域型的气象数据。

前述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤(B)，所述灾害过滤参数用于设定阈值或条件方程式，用于过滤气象数据，得到符合灾害条件的灾害数据；所述影响范围参数用于设定气象灾害的影响范围以及电网的辐射范围。

前述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤(C)，根据气象要素分析模型，对气象数据进行分类处理，在电网数据上叠加气象灾害影响范围，计算得到受影响的电网设备集，具体过程如下：

(C1)，对于数值比值型气象数据，计算数值比值型气象数据的采集值与预定值的比值，若大于灾害阈值，则该将数值比值型气象数据归为影响电网的气象灾害，并将其对应的电网设备归为受影响的第一电网设备集；

(C2)，对于空间距离型气象数据，根据灾害过滤参数得到灾害数据，并利用GIS缓冲区分析，结合影响范围参数，计算得到该空间距离型气象数据的影响区域，利用GIS叠加分析，电网数据为源数据层，空间距离型气象数据为叠加数据层，实现在电网数据之上叠加该空间距离型气象数据的影响区域，计算得到受影响的第二电网设备集；

(C3)，对于空间范围型气象数据，根据灾害过滤参数得到灾害数据，并利用GIS缓冲区分析，结合影响范围参数，计算得到该空间范围型气象数据的影响区域，利用GIS叠加分析，电网数据为源数据层，空间范围型气象数据为叠加数据层，实现在电网数据之上叠加该空间范围型气象数据据的影响区域，计算得到受影响的第三电网设备集；

(C4)，将受影响的第一电网设备集、第二电网设备集、第三电网设备集进行集合，得到受影响的电网设备集。

前述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤(D)，根据气象要素分析模型，从电网数据出发进行反向分析，在气象数据上叠加电网设备辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集，具体过程如下：

(D1)，根据分析参数中的影响范围参数，利用GIS缓冲区分析，计算得到电网设备的辐射范围；

(D2)，根据分析参数中的灾害过滤参数过滤得到气象灾害数据；

(D3)，利用GIS叠加分析，气象灾害数据为源数据层，电网数据为叠加数据层，实现在气象灾害数据之上叠加电网设备的辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集。

前述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤(E)，将受影响的电网设备集、影响电网设备的气象灾害集，结合GIS地理信息服务展现给用户，展现方式包括以下三种，

(E1)，通过统计图表，使用柱状图显示各个电压等级下受各种灾害影响的电网设备数目；

(E2)，通过设备树列表，使用树形结构显示各个电压等级、设备类型下受灾的电网设备名；

(E3)，通过GIS地图，绘制电网设备集和气象灾害集的位置、范围。

前述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：三种展现方式可实现联动，包括数据过滤联动、设备GIS定位联动。

本发明的有益效果是：本发明的气象要素影响电网设备的分析方法，通过建立气象要素分析模型，设置分析参数，随时修改分析参数以关注特定的气象灾害，不仅仅分析得到受灾害影响的电网设备集，同时反向分析影响电网设备的灾害气象集，为电网运行辅助决策及事故事后分析提供了保障，并结合图表、树列表和GIS地图进行气象灾害及电网设备的关联显示，更直观的展现分析结果，全面、快速、有效的分析并展现气象要素对电网设备的影响，促进电网气象信息系统的建设，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的气象要素影响电网设备的分析方法的流程图。

图2是本发明的电网数据叠加气象灾害数据得到P_dev的示意图。

图3是本发明的气象灾害数据叠加电网数据得到P_meteo的示意图。

图4是本发明的气象要素影响电网设备的分析方法的展现示意图。

图5是本发明的GIS缓冲区分析的示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的气象要素影响电网设备的分析方法，通过建立气象要素分析模型，设置分析参数，随时修改分析参数以关注特定的气象灾害，不仅仅分析得到受灾害影响的电网设备集，同时反向分析影响电网设备的灾害气象集，为电网运行辅助决策及事故事后分析提供了保障，并结合图表、树列表和GIS地图进行气象灾害及电网设备的关联显示，更直观的展现分析结果，全面、快速、有效的分析并展现气象要素对电网设备的影响，促进电网气象信息系统的建设，如图1所示，具体包括以下步骤，

数值比值型为安装于电网设备上的各监测终端所采集的气象数据，例如安装于线路杆塔上的覆冰监测终端、安装于变电站内的电力气象站，其特点是采集的气象数据可以直接反应所属电网设备的气象状况；

空间距离型为与电网设备存在距离的气象数据点，这里的距离没有固定的范围，是指气象灾害与所覆盖电网设备的空间关系，通过用距离衡量，例如雷电落雷点等，虽然通常与电网设备保持距离，但是距离很近的情况下极可能对电网设备造成影响，可以说存在一定的影响范围；

空间范围型为区域型的气象数据，例如台风风圈区域、暴雨预报区域等。其特点是区域范围覆盖的电网设备都会受到它的影响；

步骤(B)，根据构建的气象要素分析模型，设计分析参数，所述分析参数包括灾害过滤参数和影响范围参数，所述灾害过滤参数用于设定阈值或条件方程式，用于过滤气象数据，得到符合灾害条件的灾害数据；所述影响范围参数用于设定气象灾害的影响范围以及电网的辐射范围，这里的分析参数设计时，主要依据历史统计资料以及经验常识，例如实况中的覆冰数据(数值比值型)，终端实际采集值V_real，设计厚度为V_design，若满足表中灾害过滤条件，则认为线路受到了覆冰灾害影响；又比如实况中的雷电数据(空间距离型)，雷电流强度字段进行过滤，只要|雷电流强度|≥20kA，即认为该落雷点为雷电灾害；根据经验设定其影响范围参数为50米，其含义是，以落雷点为中心，50米为半径的圆形区域皆认为是该落雷点的影响区域，若该区域内有电网设备，则认为该设备受到了当前落雷点的影响；再比如预报中的台风风圈预报数据(空间范围型)，只要风圈风力等级≥10级，则认为当前风圈为台风灾害，当前风圈区域内的设备受到了台风灾害的影响，具体如下表1所示，

表1设计分析参数实例

步骤(C)，根据气象要素分析模型，对气象数据进行分类处理，在电网数据上叠加气象灾害影响范围，计算得到受影响的电网设备集P_dev，具体过程如下：

(C3)，对于空间范围型气象数据，根据灾害过滤参数得到灾害数据，并利用GIS缓冲区分析，结合影响范围参数，计算得到该空间范围型气象数据的影响区域，利用GIS叠加分析，电网数据为源数据层，空间范围型气象数据为叠加数据层，实现在电网数据之上叠加该空间范围型气象数据的影响区域，计算得到受影响的第三电网设备集；

(C4)，将受影响的第一电网设备集、第二电网设备集、第三电网设备集进行集合，得到受影响的电网设备集P_dev；

本发明气象要素影响电网设备的分析方法的受影响的电网设备集P_dev一实施例，如图2所示，利用GIS叠加分析技术，以气象灾害数据为叠加数据层，以电网数据为源数据层，互相叠加求交，图中厂站StationA、StationB落在MeteoA的影响区域投影范围内，则将StationA、StationB归至P_dev，LineA和LineB也与MeteoA影响区域的投影范围相交，则将LineA和LineB也归至P_dev；同理，StationD和LineD与MeteoB的影响区域的投影范围相交，将其同样归至P_dev；

步骤(D)，根据气象要素分析模型，从电网数据出发进行反向分析，在气象数据上叠加电网设备辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集P_meteo，具体过程如下：

(D3)，利用GIS叠加分析，气象灾害数据为源数据层，电网数据为叠加数据层，实现在气象灾害数据之上叠加电网设备的辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集；

本发明气象要素影响电网设备的分析方法的受影响的电网设备集P_meteo一实施例，如图3所示，利用GIS叠加分析技术，以电网数据为叠加数据层，以气象灾害数据为源数据层，互相叠加求交，图中StationA的投影与MeteoA区域相交，LineA同样与MeteoA区域相交；同时，MeteoC虽然没有与StationA和LineA直接相交，但是它恰好落在LineA的缓冲区范围内，最终将MeteoA、MeteoC归至P_meteo；

步骤(E)，将受影响的电网设备集、影响电网设备的气象灾害集，结合GIS地理信息服务展现给用户，在展现时，默认只显示P_meteo和P_dev数据，而不是显示全部的气象数据和电网设备，展现方式包括以下三种，

如图4所示，以GIS地图展示界面为主，在右、侧辅以统计图表和设备列表，

统计图表使用柱状图显示各个电压等级下受各种灾害影响的电网设备数目，图中图表x轴为电压等级，y轴为电网设备数目；每个电压等级下用不同填充图案的柱状图表示不同的气象灾害影响的电网设备数目，由此对全局情况进行直观展现；设备树列表使用树形结构显示各个电压等级、设备类型下受灾的具体电网设备名，树列表按照电压等级—设备类型—设备名的层级进行罗列，在电压等级层和设备类型层的标签旁以“[N]”来表示该层级下设备的数目，在设备名层直接依次罗列设备名；GIS地图绘制电网设备和气象灾害的具体位置、范围，图中仅显示受灾害影响的线路A、线路B和厂站A、厂站B。以及影响着四个设备的气象灾害，鼠标悬浮于气象灾害或者电网设备时，均以弹出窗口的方式显示灾害和设备的详细信息。

另外，三种展现方式的内容可互相联动，联动功能包括：

(1)数据过滤联动：点击统计柱状图中的某一个特定柱，GIS地图和设备树列表中单独显示该类别、该电压等级的所有设备及灾害；

(2)设备GIS定位联动：双击设备树列表中的设备名，GIS地图自动适配视窗快速定位至该设备处，单独显示该设备以及影响该设备的气象灾害。

本发明的气象要素影响电网设备的分析方法，所述GIS缓冲区分析的示意图，如图5所示，设定缓冲区分析为双侧缓冲区，并且终端为圆，得到影响区域，或电网设备的辐射区域，图中分别显示为气象灾害点和输电线路的缓冲区分析结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：包括

步骤（A），根据气象数据本身的特性进行分类，分为数值比值型、空间距离型和空间范围型，构建气象要素分析模型；

步骤（B），根据构建的气象要素分析模型，设计分析参数，所述分析参数包括灾害过滤参数和影响范围参数；

步骤（C），根据气象要素分析模型，对气象数据进行分类处理，在电网数据上叠加气象灾害影响范围，计算得到受影响的电网设备集；

步骤（D），根据气象要素分析模型，从电网数据出发进行反向分析，在气象数据上叠加电网设备辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集；

步骤（E），将受影响的电网设备集、影响电网设备的气象灾害集，结合GIS地理信息服务展现给用户。

2.根据权利要求1所述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤（A），所述数值比值型为安装于电网设备上的各监测终端所采集的气象数据；空间距离型为与电网设备存在距离的气象数据点；所述空间范围型为区域型的气象数据。

3.根据权利要求1所述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤（B），所述灾害过滤参数用于设定阈值或条件方程式，用于过滤气象数据，得到符合灾害条件的灾害数据；所述影响范围参数用于设定气象灾害的影响范围以及电网的辐射范围。

4.根据权利要求2所述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤（C），根据气象要素分析模型，对气象数据进行分类处理，在电网数据上叠加气象灾害影响范围，计算得到受影响的电网设备集，具体过程如下：

（C1），对于数值比值型气象数据，计算数值比值型气象数据的采集值与预定值的比值，若大于灾害阈值，则该将数值比值型气象数据归为影响电网的气象灾害，并将其对应的电网设备归为受影响的第一电网设备集；

（C2），对于空间距离型气象数据，根据灾害过滤参数得到灾害数据，并利用GIS缓冲区分析，结合影响范围参数，计算得到该空间距离型气象数据的影响区域，利用GIS叠加分析，电网数据为源数据层，空间距离型气象数据为叠加数据层，实现在电网数据之上叠加该空间距离型气象数据的影响区域，计算得到受影响的第二电网设备集；

（C3），对于空间范围型气象数据，根据灾害过滤参数得到灾害数据，并利用GIS缓冲区分析，结合影响范围参数，计算得到该空间范围型气象数据的影响区域，利用GIS叠加分析，电网数据为源数据层，空间范围型气象数据为叠加数据层，实现在电网数据之上叠加该空间范围型气象数据据的影响区域，计算得到受影响的第三电网设备集；

（C4），将受影响的第一电网设备集、第二电网设备集、第三电网设备集进行集合，得到受影响的电网设备集。

5.根据权利要求1所述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤（D），根据气象要素分析模型，从电网数据出发进行反向分析，在气象数据上叠加电网设备辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集，具体过程如下：

（D1），根据分析参数中的影响范围参数，利用GIS缓冲区分析，计算得到电网设备的辐射范围；

（D2），根据分析参数中的灾害过滤参数过滤得到气象灾害数据；

（D3），利用GIS叠加分析，气象灾害数据为源数据层，电网数据为叠加数据层，实现在气象灾害数据之上叠加电网设备的辐射范围，计算得到影响电网设备的气象灾害集。

6.根据权利要求1所述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：步骤（E），将受影响的电网设备集、影响电网设备的气象灾害集，结合GIS地理信息服务展现给用户，展现方式包括以下三种，

（E1），通过统计图表，使用柱状图显示各个电压等级下受各种灾害影响的电网设备数目；

（E2），通过设备树列表，使用树形结构显示各个电压等级、设备类型下受灾的电网设备名；

（E3），通过GIS地图，绘制电网设备集和气象灾害集的位置、范围。

7.根据权利要求6所述的一种气象要素影响电网设备的分析方法，其特征在于：三种展现方式可实现联动，包括数据过滤联动、设备GIS定位联动。