CN114545097A - 一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，包括以下步骤：S1、提取电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据；S2、将电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据加工处理成适用于预警等级模型的输入数据格式；S3、结合电网基础信息、雷电区划信息和电网雷电灾情信息，面向不同的电网环境，动态调整不同格点上雷电预报调整参数；S4、提取雷电预报数据，利用S3获得的不同格点上雷电预报调整参数对雷电预报数据进行订正，生成最终的雷电预警研判信息。本发明为电网安全运营提供保障，为实现电网雷害的主动性防御提供技术支撑，降低电网雷害损失，提升电网运维效率，对保障坚强智能电网安全稳定运行具有重大意义。

Description

一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法

技术领域

本发明涉及雷电预警技技术领域，尤其涉及一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法。

背景技术

雷电是大自然造就的奇观，而输电网络则是人类智慧的结晶。然而，雷电灾害也是对电网影响最大的自然灾害之一。随着电力系统容量增大，电网建设不断发展，特别是远距离，大容量的输电，其输电线路的安全状态往往会直接影响到整个电网的安全稳定。雷电灾害等对电网的安全的威胁也随着电力系统的建设而日益严重，并且电网事故数量也有上升趋势。

雷电灾害对电力生产与输送的影响主要表现在三个方面：一是导致电网输变电线路跳闸，二是在雷击过程中释放能量，其产生的高温烧断输变电线路，三是损坏瓷瓶、变压器等设备。可见雷电灾害对电网内电力的正常安全生产和稳定运行造成极大影响。

当前，电网雷电灾害的研究工作主要集中在在线监测和事后统计分析方面，输电线路运维人员对灾害风险的应对主要还是依靠历史故障和专家经验划分重点监控区域而制定巡检计划，故亟需一套科学的雷电预警研判方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，能够从输电线路历史故障数据，实时监测数据以及气象数据中，通过对输电线路自然灾害影响因子的分析，给出针对性应对措施。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，包括以下步骤：

S1、提取电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据；

S2、将电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据加工处理成适用于预警等级模型的输入数据格式；

S3、结合电网基础信息、雷电区划信息和电网雷电灾情信息，面向不同的电网环境，动态调整不同格点上雷电预报调整参数；

S4、提取雷电预报数据，利用S3获得的不同格点上雷电预报调整参数对雷电预报数据进行订正，生成最终的雷电预警研判信息。

进一步地，步骤S1所述的电网基础信息包括电网各种等级的线路信息、杆塔信息、输变电站信息。

进一步地，步骤S1所述的雷电区划数据包括每个月雷电发生频率、正闪和负闪发生频率、闪电强度分布，以及在一天中闪电发生频次比较密集的时段和强度信息。

进一步地，步骤S1所述的电网雷电灾情数据包括历史上电网发生闪电的线路、杆塔、输变站信息。

进一步地，步骤S2所述的电网基础信息的加工处理方法为：将整理好的电网基础信息进行格点化处理，得到每个格点上是否存在线路、杆塔、输变电站信息，线路的等级、电压信息，杆塔的高度，以及线路、杆塔以及输变电站所在的经纬度、下垫面、高程信息，把上述信息记录为每个格点的电网属性。

进一步地，步骤S2所述的雷电区划数据的加工处理方法为：将整理好的雷电区划信息进行格点化处理，得到每个格点上逐月总的闪电发生频次，正闪和负闪发生频次，以及每个格点上每月中闪电在一天中发生的频次密集时段和强度信息。

进一步地，步骤S2所述的雷电区划数据的加工处理方法为：对整理好的电网雷电灾害数据进行格点化处理，得到每个格点上线路、杆塔、输变电站在历史上是否发生灾情、发生灾情的时段和造成的影响信息。

进一步地，步骤S3动态调整不同格点上雷电预报调整参数的方法为：

第一步，基于电网基础信息对雷电预报数据，判断是否需要进行相应格点的预报调整：判断相应格点的周边5km范围内是否有包括电网线路、杆塔、输变电站的电网基础设施，如果相应格点正好位于电网设施上或是周边5km范围内有电网设施，则进行下一步对相应格点上的雷电预报数据动态调整的操作；如果相应格点距离电网设施较远，则对相应格点上的雷电预报数据不进行动态调整，或是直接对预报数据进行调整为影响较低或是归零处置；

第二步，雷电预报数据的动态调整：经过第一步的删选以后，确定电网设施周边5km范围内的格点，根据相应格点的地理信息，进行相应格点预报数据的正向调整，否则进行负向调整或是对预报数据进行维持不变的处理；再读取根据过去十年内闪电发生情况进行统计得出月平均的闪电区划信息，判断相应月份中相应格点位置处闪电频次大小，如果闪电频次较大，对该格点处的雷电发生预报的可能性进行正向调整，如果历史上相应位置闪电频次较低，则对该格点处雷电发生预报的可能性进行负向调整，同时根据雷电预报数据的预报时效在一天的哪个时段内，如果统计发现历史当月内一天某个时段内雷电发生概率较高，则对相应格点雷电预报数据进行正向调整，反之则进行负向调整；最后读取过去十年对电网造成灾害的雷电信息，对相应数据进行格点化处理，根据上述信息对雷电格点预报数据再进一步进行动态调整，如果相应格点处曾经发生过雷灾，则进行正向调整，如果相应格点处历史上从来没有发生雷电灾害，则进行负调整或是维持预报不变。

进一步地，步骤S4所述的雷电预报数据包括未来两小时内每个格点的雷电发生概率。

进一步地，步骤S4所述的研判信息的确定方法为：对电网设施周边5km内的每个格点，根据其未来两小时内位置属性、历史发生雷电的可能性大小，以及雷灾发生的情况，对相应格点上的雷电预报进行动态调整，得出最终每个格点上的雷电预报智能研判数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，通过输电线路多因素权重的雷电预警研判，以输电线路走廊为主体，以杆塔、输变电站等为研究单位，针对电网设施的不同的自然属性，对雷电预警进行动态权重分析，综合计算出输电线路的雷电灾害风险预警等级，给出针对性建议措施，尽可能降低电网运维损失，为智能电网安全稳定运维工作提供理技术支撑。本发明的方法是电网技术在雷电预警领域的应用示范，为电网安全运营提供保障，为实现电网雷害的主动性防御提供技术支撑，降低电网雷害损失，提升电网运维效率，对保障坚强智能电网安全稳定运行具有重大意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法流程图。

图2为本发明实施例提供的雷电发生概率进行调整的具体计算流程示意图。

图3为本发明实施例提供的应用案例图。

具体实施方式

本发明的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，流程如图1所示，包括以下步骤：

S1、提取电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据；

S2、将电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据加工处理成适用于预警等级模型的输入数据格式；

S3、结合电网基础信息、雷电区划信息和电网雷电灾情信息，面向不同的电网环境，动态调整不同格点上雷电预报调整参数；

S4、提取雷电预报数据，利用S3获得的不同格点上雷电预报调整参数对雷电预报数据进行订正，生成最终的雷电预警研判信息。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明综合考虑电网雷电灾情数据对应线路(包括线路等级、电压等级)和杆塔(杆塔高度等)的各维属性(高度、经纬度、下垫面、高程等地理信息)，结合雷电区划(雷电密度、风险值等气候属性)以及雷电灾情发生的月份和时段等属性，进行基于电网GIS的智能雷电预警主动研判方法。

本发明实施例提供的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，具体步骤如下：

①电网基础信息整理：整理电网基础信息，包括电网各种等级的线路信息、杆塔信息、输变电站等基础信息。

②电网基础信息加工处理：将整理好的电网基础信息进行格点化处理，得到每个格点上是否存在线路、杆塔、输变电站信息，线路的等级、电压信息，杆塔的高度，以及线路、杆塔以及输变电站所在的经纬度、下垫面、高程等地理信息，把上述信息记录为每个格点的电网属性。

③雷电区划数据整理：整理雷电区划信息，包括每个月雷电发生频率、正闪和负闪发生频率、闪电强度分布，以及在一天中闪电发生频次比较密集的时段和强度等信息。

④雷电区划信息加工处理：将整理好的雷电区划信息进行格点化处理，得到每个格点上逐月总的闪电发生频次，正闪和负闪发生频次，以及每个格点上每月中闪电在一天中发生的频次密集时段和强度信息等。。

⑤电网雷电灾情数据：整理历史上电网发生的雷电灾害信息，包括发生闪电的线路、杆塔、输变站等基础信息。

⑥电网雷电灾情数据加工处理：对整理好的电网雷电灾害数据进行格点化处理，得到每个格点上线路、杆塔、输变电站在历史上是否发生灾情，发生灾情的时段和造成的影响等信息。

⑦雷电格点预报的动态调整参数：综合考虑不同格点上电网基础信息属性、雷电区划信息以及是否遭受到雷电灾害，动态确定每个格点雷电发生，以及对电网的影响强度的可能性信息。

⑧雷电预报数据的获取：获取未来两小时内每个格点的雷电发生概率。

⑨雷电预警研判信息的确定：根据每个格点上动态的雷电预报调整参数对未来两小时内每个格点上的雷电发生概率进行调整，得出每个格点上最终的雷电预警研判信息。

其中，如图2所示，根据每个格点上动态的雷电预报调整参数对未来两小时内每个格点上的雷电发生概率进行调整的具体计算流程如下：

第一步，基于电网基础信息对雷电预报数据进行判断是否需要进行相应格点的预报调整。判断相应格点的周边5km范围内是否有电网线路、杆塔、输变电站等电网基础设施，如果相应格点正好位于电网设施上或是周边5km范围内有电网设施，则进行下一步对相应格点上的雷电预报数据进行动态调整的操作，如果相应格点距离电网设施较远，则对相应格点上的雷电预报数据不进行动态调整，或是直接对预报数据进行调整为影响较低或是归零处置。

第二步，雷电预报数据的动态调整：经过第一步的删选以后，确定电网设施周边5km范围内的格点，根据相应格点的地理信息，例如是否海拔较高，是否距离水体较近等进行相应格点预报数据的正向调整，否则进行负向调整或是对预报数据进行维持不变的处理。再读取根据过去十年内闪电发生情况进行统计得出的月平均的闪电区划信息，判断相应月份中相应格点位置处闪电频次大小，如果闪电频次较大，对该格点处的雷电发生预报的可能性进行正向调整，如果历史上相应位置闪电频次较低，则对该格点处雷电发生预报的可能性进行负向调整，同时根据雷电预报数据的预报时效在一天的哪个时段内，如果统计发现历史当月内一天某个时段内雷电发生概率较高，则对相应格点雷电预报数据进行正向调整，反之则进行负向调整。最后读取过去十年对电网造成灾害的雷电信息，对相应数据进行格点化处理，根据上述信息对雷电格点预报数据再进一步进行动态调整，如果相应格点处曾经发生过雷灾，则进行正向调整，如果相应格点处历史上从来没有发生雷电灾害，则进行负调整或是维持预报不变。

基于上述计算逻辑，对每个格点进行相应的研判，尤其是对电网设施周边5km内的格点根据其位置属性、历史发生雷电的可能性大小，以及雷灾发生的情况对相应格点上的雷电预报进行动态调整，得出最终每个格点上的雷电预报智能研判数据。

如图3所示，本发明的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，目前已被实际采用到山东电网雷电预报预警系统中，可以提前两小时获知电网哪些设施会受到雷电影响、发生雷电概率的可能性有多大、以及未来两小时雷电移动趋势，未来可根据上述相应的雷电预报预警信息对面向电网生成作业的各个环节进行施工和运维的合理计划。

综上，本发明可面向不同的电网环境，根据不同的月份雷电发生的情况以及雷电灾情等信息对客观的雷电预报数据进行动态的调整，给出更为准确的雷电发生的可能性预报信息，尽可能降低电网运维损失，为电网运维工作提供技术支撑，有助于合理制定电网施工作业和运维计划。

以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特殊进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提取电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据；

S2、将电网基础信息、雷电区划数据和电网雷电灾情数据加工处理成适用于预警等级模型的输入数据格式；

S3、结合电网基础信息、雷电区划信息和电网雷电灾情信息，面向不同的电网环境，动态调整不同格点上雷电预报调整参数；

S4、提取雷电预报数据，利用S3获得的不同格点上雷电预报调整参数对雷电预报数据进行订正，生成最终的雷电预警研判信息。

2.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S1所述的电网基础信息包括电网各种等级的线路信息、杆塔信息、输变电站信息。

3.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S1所述的雷电区划数据包括每个月雷电发生频率、正闪和负闪发生频率、闪电强度分布，以及在一天中闪电发生频次比较密集的时段和强度信息。

4.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S1所述的电网雷电灾情数据包括历史上电网发生闪电的线路、杆塔、输变站信息。

5.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S2所述的电网基础信息的加工处理方法为：将整理好的电网基础信息进行格点化处理，得到每个格点上是否存在线路、杆塔、输变电站信息，线路的等级、电压信息，杆塔的高度，以及线路、杆塔以及输变电站所在的经纬度、下垫面、高程信息，把上述信息记录为每个格点的电网属性。

6.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S2所述的雷电区划数据的加工处理方法为：将整理好的雷电区划信息进行格点化处理，得到每个格点上逐月总的闪电发生频次，正闪和负闪发生频次，以及每个格点上每月中闪电在一天中发生的频次密集时段和强度信息。

7.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S2所述的雷电区划数据的加工处理方法为：对整理好的电网雷电灾害数据进行格点化处理，得到每个格点上线路、杆塔、输变电站在历史上是否发生灾情、发生灾情的时段和造成的影响信息。

8.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S3动态调整不同格点上雷电预报调整参数的方法为：

第一步，基于电网基础信息对雷电预报数据，判断是否需要进行相应格点的预报调整：判断相应格点的周边5km范围内是否有包括电网线路、杆塔、输变电站的电网基础设施，如果相应格点正好位于电网设施上或是周边5km范围内有电网设施，则进行下一步对相应格点上的雷电预报数据动态调整的操作；如果相应格点距离电网设施较远，则对相应格点上的雷电预报数据不进行动态调整，或是直接对预报数据进行调整为影响较低或是归零处置；

第二步，雷电预报数据的动态调整：经过第一步的删选以后，确定电网设施周边5km范围内的格点，根据相应格点的地理信息，进行相应格点预报数据的正向调整，否则进行负向调整或是对预报数据进行维持不变的处理；再读取根据过去十年内闪电发生情况进行统计得出月平均的闪电区划信息，判断相应月份中相应格点位置处闪电频次大小，如果闪电频次较大，对该格点处的雷电发生预报的可能性进行正向调整，如果历史上相应位置闪电频次较低，则对该格点处雷电发生预报的可能性进行负向调整，同时根据雷电预报数据的预报时效在一天的哪个时段内，如果统计发现历史当月内一天某个时段内雷电发生概率较高，则对相应格点雷电预报数据进行正向调整，反之则进行负向调整；最后读取过去十年对电网造成灾害的雷电信息，对相应数据进行格点化处理，根据上述信息对雷电格点预报数据再进一步进行动态调整，如果相应格点处曾经发生过雷灾，则进行正向调整，如果相应格点处历史上从来没有发生雷电灾害，则进行负调整或是维持预报不变。

9.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S4所述的雷电预报数据包括未来两小时内每个格点的雷电发生概率。

10.根据权利要求1所述的基于多要素动态权重算法的雷电预警研判方法，其特征在于，步骤S4所述的研判信息的确定方法为：对电网设施周边5km内的每个格点，根据其未来两小时内位置属性、历史发生雷电的可能性大小，以及雷灾发生的情况，对相应格点上的雷电预报进行动态调整，得出最终每个格点上的雷电预报智能研判数据。

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