一种输电线路山火准确预警的方法
【专利摘要】一种输电线路山火准确预警的方法，包括收集火点信息、风速信号分解、信号去噪和输电线路山火预警4个步骤。本发明改变了落后、陈旧的人工监测和预警模式，具有计算方便、效果显著等特点，适用于不同海拔、不同地区的输电线路山火预测及告警；本发明为科学和准确的预警输电线路山火信息提供了帮助，当出现山火信息初期时，就可以作到有的放矢，避免了由于盲目预测和告警所造成的线路损耗。
【专利说明】一种输电线路山火准确预警的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于在电力工程技术中一种输电线路山火准确预警的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电力资源的开发，越来越多的输电线路穿过高山峻岭地带，这些地区 独特的地形地貌、气候条件极易引发山火，轻则引起输电线路跳闸，重则造成烧毁铁塔，弓丨 起长时间的不可恢复的重大电力事故。山火是造成输电线路跳闸的主要因素之一，随着电 网规模的不断扩大，加之近年极端干旱天气的频繁出现，山火已成为危害电网安全稳定运 行的重要因素之一。据期刊文献《南方电网2010年第一季度线路山火跳闸情况分析》、《高 压直流输电线路故障定位研宄综述》、《输电线路山火故障分析及预防》的不完全统计数据， 山火对我国输电线路造成极大威胁：如2010年至2012年，云南电网IlOkV及以上输电线路 因山火引起的线路跳闸共25次，尤其是2012年3月30日昆明地区500kV宝七I、11回线 跳闸，已构成了三级电力安全事件。广西电网IlOkV及以上电压等级输电线路累计发生山 火跳闸31起，此外，有20余次输电线路受山火影响而被迫紧急停运。
[0003] 国内外相关学者对山火引发线路跳闸的机理、山火监测及预警、山火引发线路故 障模型等进行了深入的研宄。国内期刊文献阐述了《输电线路的山火击穿特性及机制研宄》 和《交流输电线路模型在山火条件下的击穿机理》，文献《山火条件下的架空输电线路停运 概率模型》研宄了山火条件下的架空输电线路停运概率模型，给出了输电线路停运概率与 山火距离、浓烟浓度、温度、湿度等质检的关系。但利用视频图像等传感器实现了架空输电 线路走廊防山火综合监测系统，存在实时性差、漏报和误报、烟雾传感器灵敏度受现场风向 环境影响的问题；另外视频图像传感器在森林地区不易安装且制造、维护成本非常巨大。国 外也有很多学者对输电线路在山火条件下的闪络特性进行了大量研宄。文献《Flashover characteristicsofvertical-typemodelpowerlineinthepresenceofcombustion flash》利用卫星遥感对森林山火进行监测，能够反映出火灾的局部空间分布和细节特征， 并研宄了极轨气象卫星在输电线路防山火监测中的应用，但基于卫星的监测系统存在实时 性差、漏报和误报、对范围很小的山火在蔓延判断方面存在缺陷等缺点，给准确辨识山火带 来一定的困难。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供的一种输电线路山火准确预警的方法，包括以下4 个步骤：
[0005] Sl:收集火点信息
[0006] 采用HJ-IB卫星数据或遥感识别技术收集火点信息；
[0007] 为了提高准确性和实用性，本发明将半径大于等于Im的火点判断为火点信息，只 需收集到半径大于等于Im的火点，就可以预测、判断和告警火情的蔓延区域和大小；
[0008] S2 :风速信号分解
[0009] 风速风向的一般检测可采用现有技术的风向风速传感器，将其安装在输电线路下 方，为到达最小成本获得最佳经济效益，每一个传感器相距l〇km，每天进行风速和风向采 样；经典山火数学模型将风速数据时间序列中真实存在的不同尺度或趋势分量逐级分解出 来，产生一系列具有相同特征尺度的数据序列，分解后的序列与风速原始数据序列相比获 得规律性；
[0010] 风速信号分解分为以下3个步骤：
[0011] S2. 1 :根据采集到的风速序列x(t)的所有极大值点和所有极小值点利用样条插 值分别获得上包络信号Xl(t)和下包络信号X2(t)，并计算上包络和下包络信号的平均值， 如式（1):
[0012]
【权利要求】
1. 一种输电线路山火准确预警的方法，其特征在于，包括收集火点信息、风速信号分 解、信号去噪和输电线路山火预警4个步骤： 51 :采用HJ-1B卫星数据或遥感识别技术收集火点信息 将半径大于等于lm的火点判断为火点信息； 52 :风速信号分解 风速风向的一般检测采用现有技术的风向风速传感器，将其安装在输电线路下方，为 到达最小成本获得最佳经济效益，每一个传感器相距l〇km，每天进行风速和风向采样；采 用经典山火数学模型将风速数据时间序列中真实存在的不同尺度或趋势分量逐级分解出 来，产生一系列具有相同特征尺度的数据序列，分解后的序列与风速原始数据序列相比获 得规律性； 风速信号分解分为以下3个步骤： S2. 1 :根据采集到的风速序列x(t)的所有极大值点和所有极小值点利用样条插值分 别获得上包络信号Xl (t)和下包络信号x2 (t)，并计算上包络和下包络信号的平均值，如式 (1)：
S2. 2 :计算x(t)与m(t)的差值h(t)，将h(t)作为新的x(t)，重复以上操作，直到所得IMF的h(t)满足以下两个条件时：①对整个分析数据而言，极值点数和零点数相差不大于 1 ;②在任何时间点上，由局部极大值点形成的包络线和由局部极小值点形成的包络线的平 均值为零，即頂F的均值趋于零； 记Cl(t) =h(t)，则Cl(t)为第一个MF分量，它包含了原始序列中的最短周期分量； 52. 3 :从x(t)中减去分离出来的第一个IMF信号Cl (t)，得到余差信号r(t)，即式（2):
将r(t)作为新的x(t)，重复以上过程，依次得到c2(t)，c3(t)，. . .，cN(t)，直到r(t)基 本成单调趋势或者|r(t) | <S(t)，S(t)为限定的标准差；因此，原始序列x(t)可以分解 为式（3):
该方法可以将风速数据时间序列中真实存在的不同尺度或趋势分量逐级分解出来，产 生一系列具有相同特征尺度的数据序列，分解后的序列与风速原始数据序列相比具有更强 的规律性，可以提高预测的可信性和准确性； 53 :信号去噪 采用以下5个步骤进行信号去噪： 53. 1 :令平方可积风速函数空间X(R)的一系列闭子空间{^_￡2是乂〇〇的一个多 分辨率分解（或无限逼近），若Mt)eX(R)为尺度函数，&(〇 = 2^^(24-幻为j尺 度空间V」的规范正交基，空间Wj为V」在Vj+冲的正交补空间，即函数
【文档编号】G06Q10/04GK104484829SQ201410663426
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】沈鑫, 闫永梅, 曹敏, 马红升, 王昕 , 张林山, 丁心志 申请人:云南电网公司电力科学研究院