WO2015169153A1 - 一种输电线路山火告警方法 - Google Patents

一种输电线路山火告警方法 Download PDF

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transmission line
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fire
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陆佳政
刘毓
张红先
李波
方针
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国家电网公司
国网湖南省电力公司
国网湖南省电力公司电力科学研究院
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of electric power engineering, and particularly relates to a mountain fire warning method for a transmission line.
  • the method for calculating the fire alarm of the transmission line was to search and calculate the towers one by one, calculate the fire point and its distance one by one, and alarm according to the distance between the tower and the fire point. This method is very slow to calculate, and only one fire point can be calculated at a time, which is easy to delay the processing time of the fire point.
  • the technical problem to be solved by the invention is that, in view of the cumbersome shortcomings of calculating the warning distance between a large number of fire points of a mountain fire and a mass tower, a method for warning the mountain fire of the transmission line is proposed, which can improve work efficiency and search speed several times. Fast, high calculation accuracy.
  • the technical solution of the present invention is: a proposed mountain fire warning method for a transmission line, which is based on a plurality of fire point coordinates monitored by a polar orbiting satellite, and a circle having a radius of 3 km is drawn around each fire point respectively.
  • the circle finds the k neighboring towers in the buffer, and only the alarm calculation of the transmission line of the k neighboring towers can be successful.
  • the method includes the following specific steps when executed:
  • G ⁇ a 1 (lon 1 , lat 1 ), a 2 (lon 2 , lat 2 ),..., a n (lon n , lat n ) ⁇ ,
  • G is the scatter set of the transmission line tower
  • a n is the nth tower scatter
  • lon n is the longitude of the nth tower scatter
  • lat n is the latitude of the nth tower scatter
  • the geographic basis data of the scatter points of the transmission line towers in the collection type is continued, and the geographic basic data includes voltage level, latitude and longitude coordinates, transmission line name and geographic information layer data, Vegetation distribution layer data;
  • step (3) the fire point near the tower search.
  • the tower is not found in the buffer zone where the fire point f i (x i , y i ) is located, it can be confirmed that the fire point has no neighboring tower, and it is confirmed that the fire point does not form an alarm for the transmission line;
  • D is the vertical distance between the fire point and the transmission line;
  • x is the longitude coordinate of the fire point,
  • y is the latitude coordinate of the fire point;
  • lon is the longitude coordinate of the neighboring tower of the fire point, and
  • the alarm information is issued according to rules D to F.
  • the rules D to F are:
  • Rule D if D ⁇ 1km, issue the information that the fire point forms a first-level alarm for the entrusted transmission line;
  • Figure 1 is a schematic view showing the distribution of four adjacent towers of the i-th fire point f i (x i , y i ).
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the distance between the i-th fire point f i (x i , y i ) and the transmission line.
  • G ⁇ a 1 (lon 1 , lat 1 ), a 2 (lon 2 , lat 2 ),..., a n (lon n , lat n ) ⁇ ,
  • G is the scatter set of the transmission line tower
  • a n is the nth tower scatter
  • lon n is the longitude of the nth tower scatter
  • lat n is the latitude of the nth tower scatter
  • the geographic basis data of the scatter points of the transmission line towers in the collection type is continued, and the geographic basic data includes voltage level, latitude and longitude coordinates, transmission line name and geographic information layer data, and vegetation distribution layer data;
  • step (3) the fire point near the tower search.
  • the tower is not found in the buffer zone where the fire point f i (x i , y i ) is located, it can be confirmed that the fire point has no neighboring tower, and it is confirmed that the fire point does not form an alarm for the transmission line;
  • Steps (1) to (4) are the same as in the first embodiment
  • D is the vertical distance between the fire point and the transmission line;
  • x is the longitude coordinate of the fire point,
  • y is the latitude coordinate of the fire point;
  • lon is the longitude coordinate of the neighboring tower of the fire point, and
  • the alarm information is issued according to rules D to F.
  • the rules D to F are:
  • Rule D if D ⁇ 1km, issue the information that the fire point forms a first-level alarm for the entrusted transmission line;

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

一种输电线路山火告警方法，该方法包括下述步骤：（1）、收集杆塔地理基础数据；（2）、划分火点缓冲区；（3）、火点近邻杆塔搜索；（4）、判断火点近邻杆塔所在输电线路；（5）、判断通道是否畅通，若不畅通，步骤到此结束，若畅通，进入步骤（6）；（6）、计算火点与近邻杆塔所在输电线路的距离；（7）、计算告警信息，按照规则D～F发布告警信息。该方法：1）、计算速度快、效率高；2）、可避免域外杆塔的搜索；3）、可同时对多个火点进行告警计算；4）、提高了告警的准确度；5）、更符合实际，避免了对同一输电线路多个杆塔重复告警。

Description

一种输电线路山火告警方法 技术领域
本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种输电线路山火告警方法。
背景技术
输电线路附近发生山火时，几分钟至几十分钟内就会蔓延至其下方，从而引发跳闸。因此，当卫星监测到山火时，应迅速计算该火点对输电线路形成的告警，为现场扑救措施争取宝贵的时间。然而，每个省的输电线路错综复杂，杆塔多达数十万至数百万，且在山火高发期，某些省份一天之内的火点数就有数百个，因此计算大量火点与海量杆塔之间的距离实际上可以看成是散点数据求取近邻的计算问题。以往计算输电线路山火告警的方法是，对逐个杆塔进行搜索计算，一一计算火点与其距离，根据杆塔与火点距离进行告警。这种方法计算速度十分缓慢，且每次仅能计算一个火点，容易延误火点的处理时机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对输电线路山火大量火点与海量杆塔之间告警距离计算繁琐的缺陷，提出一种输电线路山火告警方法，该方法能数倍提高工作效率，搜索速度快、计算准确性高。
本发明的技术方案是：所提出的一种输电线路山火告警方法，系根据极轨卫星监测到的多个火点坐标，分别以每个火点为中心绘制半径为3km的圆，以该圆作为相应火点的缓冲区，查找缓冲区内的k个近邻杆塔，仅对k个近邻杆塔所在输电线路进行告警计算即可成功。该方法执行时包括下述具体步骤：
(1)、收集杆塔地理基础数据。在线收集委托省份的输电线路杆塔散点集G，
G＝{a1(lon1，lat1)，a2(lon2，lat2)，…，an(lonn，latn)}，
式中G为输电线路杆塔散点集，an为第n个杆塔散点，lonn为第n个杆塔散点的经度，latn为第n个杆塔散点的纬度；
依据上式，继续收集式中所载各输电线路杆塔散点的地理基础数据，所述地理基础数据包括电压等级、经纬度坐标、输电线路名称及地理信息图层数据、 植被分布图层数据；
(2)、划分火点缓冲区。设卫星监测火点为fi(xi，yi)，式中fi为第i个卫星监测火点，xi为第i个卫星监测火点经度坐标，yi为第i个卫星监测火点纬度坐标，i＝1，2，3，…，以各火点为圆心，以3km长度为半径分别画圆，则每个圆所包含的区域为该火点的缓冲区；
(3)、火点近邻杆塔搜索。在线搜索步骤(2)所画圆内即各缓冲区域内的输电线路杆塔，火点fi(xi，yi)，式中fi为第i个卫星监测火点，xi为第i个卫星监测火点经度坐标，yi为第i个卫星监测火点纬度坐标，i＝1，2，3，所在缓冲区内的杆塔ai1，ai2，…，aik即为第i个火点的k个近邻杆塔，参见附图1～2，如图1所示。若火点fi(xi，yi)所在缓冲区内未找到杆塔，则可确认该火点无近邻杆塔，进而确认该火点对输电线路不形成告警；
(4)、判断火点近邻杆塔所在输电线路。依据委托省份的输电线路杆塔散点集G判断第i个火点fi(xi，yi)的k个近邻杆塔所在的所有输电线路；
(5)、判断通道是否畅通。在线搜索委托省份的输电线路与所述火点之间可燃物通道。根据在线收集的委托省份的输电线路植被分布图层及地理信息图层，按照下述规则A～B判断所述火点与所述输电线路之间搜索到的可燃物通道是否畅通。所述规则A～B是：
规则A、若火点与近邻杆塔所在输电线路之间存在河流、湖泊、铁路、公路等阻止火势蔓延的障碍，说明火点与线路之间可燃物通道不畅通，即该火点对所述输电线路不形成告警，步骤到此结束；
规则B、若火点与近邻杆塔所在输电线路之间存在连续的植被且无阻止火势蔓延的障碍，则说明该火点与所述输电线路之间可燃物通道畅通，进入步骤(6)；
(6)、计算火点与近邻杆塔所在输电线路的距离。找到火点fi(xi，yi)的两个处于同一条输电线路且最靠近火点的近邻杆塔ai1(loni1，lati1)、ai2(loni2，lati2)式中a为输电线路杆塔，lon为输电线路杆塔经度坐标，lat为输电线路杆塔纬度坐标，i＝1，2，3，视输电线路为直线，根据ai1与ai2的坐标，计算出火点fi与输电线路的垂直距离D，如图2所示。计算公式如下：
Figure PCTCN2015077257-appb-000001
式中D为火点与输电线路的垂直距离；x为火点的经度坐标，y为火点的纬度坐标；lon为火点近邻杆塔的经度坐标，lat为火点近邻杆塔的纬度坐标，i＝1，2，3；
(7)、计算告警信息。依据步骤(6)所获D的大小，按照规则D～F发布告警信息。所述规则D～F是：
规则D、若D≤1km，发布所述火点对委托输电线路形成一级告警的信息；
规则E、若1km＜D≤2km，发布所述火点对委托输电线路形成二级告警的信息；
规则F、若2km＜D≤3km，则发布所述火点对委托输电线路形成三级告警的信息。
试用本方法告警输电线路山火的经验表明，距离火点3km以外的杆塔不会有危险，因此只需对火点3km范围以内的杆塔进行告警计算。问题简化为：寻找单个火点3km范围内的k个近邻杆塔，仅需计算火点与k个近邻杆塔之间的距离。与以往的遍历算法相比，避免了对范围外大量杆塔的计算，大大提高了工作效率，还可同时对多个火点进行告警计算，避免了多个火点的排队等候，数百倍地提高了计算速度，大大缩短了火点处理时间。
本发明的有益效果是：
1)、本方法条理清晰，计算速度快、效率高，适用于任何地区的输电线路山火告警计算；
2)、可避免对火点缓冲区域外杆塔的搜索、距离计算，显著提高了计算速度；
3)、可同时对多个火点进行告警计算，大大提高了计算效率；
4)、充分利用植被分布图层数据，考虑火点与输电线路之间的可燃物通道是否畅通，避免了对无危险火点发布错误告警信息，提高了告警的准确度；
5)、根据火点与输电线路导线的距离进行告警，与以往根据火点与杆塔距离进行告警的方式相比，更加符合实际情况，并且避免了对同一条输电线 路的多个杆塔发布重复的告警信息。
附图说明
图1是第i个火点fi(xi，yi)的4个近邻杆塔的分布示意图。
图2是第i个火点fi(xi，yi)与输电线路距离示意图。
具体实施方式
实施例1：
(1)、收集杆塔地理基础数据。在线收集委托省份的输电线路杆塔散点集G，
G＝{a1(lon1，lat1)，a2(lon2，lat2)，…，an(lonn，latn)}，
式中G为输电线路杆塔散点集，an为第n个杆塔散点，lonn为第n个杆塔散点的经度，latn为第n个杆塔散点的纬度；
依据上式，继续收集式中所载各输电线路杆塔散点的地理基础数据，所述地理基础数据包括电压等级、经纬度坐标、输电线路名称及地理信息图层数据、植被分布图层数据；
(2)、划分火点缓冲区。设卫星监测火点为fi(xi，yi)，式中fi为第i个卫星监测火点，xi为第i个卫星监测火点经度坐标，yi为第i个卫星监测火点纬度坐标，i＝1，2，3，…，以各火点为圆心，以3km长度为半径分别画圆，则每个圆所包含的区域为该火点的缓冲区；
(3)、火点近邻杆塔搜索。在线搜索步骤(2)所画圆内即各缓冲区域内的输电线路杆塔，火点fi(xi，yi)，式中fi为第i个卫星监测火点，xi为第i个卫星监测火点经度坐标，yi为第i个卫星监测火点纬度坐标，i＝1，2，3，所在缓冲区内的杆塔ai1，ai2，…，aik即为第i个火点的k个近邻杆塔，参见附图1，如图1所示。若火点fi(xi，yi)所在缓冲区内未找到杆塔，则可确认该火点无近邻杆塔，进而确认该火点对输电线路不形成告警；
(4)、判断火点近邻杆塔所在输电线路。依据委托省份的输电线路杆塔散点集G判断第i个火点fi(xi，yi)的k个近邻杆塔所在的所有输电线路；
(5)、判断通道是否畅通。在线搜索委托省份的输电线路与所述火点之间可燃物通道。根据在线收集的委托省份的输电线路植被分布图层及地理信息图层，按照下述规则A：火点与近邻杆塔所在输电线路之间存在河流、湖泊、 铁路、公路等阻止火势蔓延的障碍，说明火点与线路之间可燃物通道不畅通，该火点对所述输电线路不形成告警，步骤到此结束。
实施例2：
步骤(1)～(4)同实施例1；
(5)、判断通道是否畅通。在线搜索委托省份的输电线路与所述火点之间可燃物通道。根据在线收集的委托省份的输电线路植被分布图层及地理信息图层，按照下述规则B：火点与近邻杆塔所在输电线路之间存在连续的植被且无阻止火势蔓延的障碍，则说明该火点与所述输电线路之间可燃物通道畅通，进入步骤(6)；
(6)、计算火点与近邻杆塔所在输电线路的距离。找到火点fi(xi，yi)的两个处于同一条输电线路且最靠近火点的近邻杆塔ai1(loni1，lati1)、ai2(loni2，lati2)式中a为输电线路杆塔，lon为输电线路杆塔经度坐标，lat为输电线路杆塔纬度坐标，i＝1，2，3，视输电线路为直线，根据ai1与ai2的坐标，计算出火点fi与输电线路的垂直距离D，如图2所示。计算公式如下：
Figure PCTCN2015077257-appb-000002
式中D为火点与输电线路的垂直距离；x为火点的经度坐标，y为火点的纬度坐标；lon为火点近邻杆塔的经度坐标，lat为火点近邻杆塔的纬度坐标，i＝1，2，3；
(7)、计算告警信息。依据步骤(6)所获D的大小，按照规则D～F发布告警信息。所述规则D～F是：
规则D、若D≤1km，发布所述火点对委托输电线路形成一级告警的信息；
规则E、若1km＜D≤2km，发布所述火点对委托输电线路形成二级告警的信息；
规则F、若2km＜D≤3km，则发布所述火点对委托输电线路形成三级告警的信息。

Claims (1)

  1. 一种输电线路山火告警方法，该方法包括下述步骤：
    (1)、收集杆塔地理基础数据，在线收集委托省份的输电线路杆塔散点集G，
    G＝{a1(lon1，lat1)，a2(lon2，lat2)，...，an(lonn，latn)}，
    式中G为输电线路杆塔散点集，an为第n个杆塔散点，lonn为第n个杆塔散点的经度，latn为第n个杆塔散点的纬度，
    依据上式，继续收集式中所载各输电线路杆塔散点的地理基础数据，所述地理基础数据包括电压等级、经纬度坐标、输电线路名称及地理信息图层数据、植被分布图层数据；
    (2)、划分火点缓冲区，设卫星监测火点为fi(xi，yi)，式中fi为第i个卫星监测火点，xi为第i个卫星监测火点经度坐标，yi为第i个卫星监测火点纬度坐标，i＝1，2，3，...，以各火点为圆心，以3km长度为半径分别画圆，则每个圆所包含的区域为该火点的缓冲区；
    (3)、火点近邻杆塔搜索，在线搜索步骤(2)所画圆内即各缓冲区域内的输电线路杆塔，火点fi(xi，yi)，式中fi为第i个卫星监测火点，xi为第i个卫星监测火点经度坐标，yi为第i个卫星监测火点纬度坐标，i＝1，2，3，所在缓冲区内的杆塔ai1，ai2，...，aik即为第i个火点的k个近邻杆塔，若火点fi(xi，yi)所在缓冲区内未找到杆塔，则可确认该火点无近邻杆塔，进而确认该火点对输电线路不形成告警；
    (4)、判断火点近邻杆塔所在输电线路，依据委托省份的输电线路杆塔散点集G判断第i个火点fi(xi，yi)的k个近邻杆塔所在的输电线路；
    (5)、判断通道是否畅通，在线搜索委托省份的输电线路与所述火点之间可燃物通道，根据在线收集的委托省份的输电线路植被分布图层及地理信息图层，按照下述规则A～B判断所述火点与所述输电线路之间搜索到的可燃物通道是否畅通，所述规则A～B是：
    规则A、若火点与近邻杆塔所在输电线路之间存在河流、湖泊、铁路、公路阻止火势蔓延的障碍，说明火点与线路之间可燃物通道不畅通，即该火点对所述输电线路不形成告警，步骤到此结束，
    规则B、若火点与近邻杆塔所在输电线路之间存在连续的植被且无阻止火势蔓延的障碍，则说明该火点与所述输电线路之间可燃物通道畅通，进入步骤(6)；
    (6)、计算火点与近邻杆塔所在输电线路的距离，找到火点fi(xi，yi)的两个处于同一条输电线路且最靠近火点的近邻杆塔ai1(loni1，lati1)、ai2(loni2，lati2)式中a为输电线路杆塔，lon为输电线路杆塔经度坐标，lat为输电线路杆塔纬度坐标，i＝1，2，3，视输电线路为直线，根据ai1与ai2的坐标，计算出火点fi与输电线路的垂直距离D，计算公式如下：
    Figure PCTCN2015077257-appb-100001
    式中D为火点与输电线路的垂直距离；x为火点的经度坐标，y为火点的纬度坐标；lon为火点近邻杆塔的经度坐标，lat为火点近邻杆塔的纬度坐标，i＝1，2，3；
    (7)、计算告警信息，依据步骤(6)所获D的大小，按照规则D～F发布告警信息，所述规则D～F是：
    规则D、若D≤1km，发布所述火点对委托输电线路形成一级告警的信息；
    规则E、若1km＜D≤2km，发布所述火点对委托输电线路形成二级告警的信息；
    规则F、若2km＜D≤3km，则发布所述火点对委托输电线路形成三级告警的信息。
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