一种输电线路杆塔模型地理位置的校验方法与流程

本发明属于调度自动化系统中自然灾害下电网风险评估与预防控制技术领域，具体是涉及一种输电线路杆塔模型地理位置的校验方法。

背景技术：

电力系统的安全稳定运行，直接关系到社会稳定和经济发展。一方面，随着电网的快速发展，电网规模不断扩大，电网运行复杂程度越来越高，安全稳定问题越来越突出。另一方面，电力系统生产过程中也不断遭遇各种极端外部灾害的影响和破坏，如覆冰、雷电、山火、暴雨、地震、泥石流、台风等极端外部灾害给电网安全稳定运行带来越来越严峻的考验。自然灾害的物理特点是广域性、长时性、群发性、破坏性；其导致的灾害事件给电力系统带来严重影响，显著增加了电网安全稳定可靠运行的难度。因此，加强研究自然灾害下电网风险评估与预防控制决策技术，对于降低和防止外部自然灾害对电力系统的灾变影响，保证其安全稳定运行有重的要意义。

由于自然灾害发生在一定的地理位置或范围内，要研究自然灾害对输电线路的影响，必须以输电线路的地理信息作为基础，而输电线路由其杆塔地理位置参数决定其地理位置。因此，线路杆塔模型地理位置参数的数据质量对研究自然灾害下电网风险评估与预防控制决策技术至关重要。

目前调度自动化系统从系统外接入的输电线路杆塔地理位置信息存在数据不完整、不准确等问题，迫切需要一种对输电线路杆塔地理位置参数的校验方法，为研究自然灾害下电网风险评估与预防控制决策技术提供输电线路杆塔地理位置参数置信度计算及模型修正的技术手段。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，针对调度自动化系统从系统外接入的输电线路杆塔地理位置信息存在数据不完整、数据不准确等问题，本发明提供一种输电线路杆塔模型地理位置的校验方法，计算输电线路杆塔地理位置的置信度，并对输电线路杆塔模型中错误及缺失的地理位置信息进行修正和补充，对自然灾害下电网风险评估与预防控制研究提供了可信的线路杆塔模型地理位置数据。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种输电线路杆塔模型地理位置的校验方法，所述方法包括以下步骤：

S1提供一种输电线路杆塔模型，基于该输电线路杆塔模型中每条输电线路的杆塔总数及杆塔信息，确定该输电线路的杆塔模型中缺失杆塔位置序号集合以及缺失杆塔数目，并初始化该输电线路可信杆塔集合为空；

S2根据该输电线路杆塔的最大档距确定该输电线路中杆塔与输电线路首、末端厂站的厂站置信距离，从该输电线路杆塔模型中搜索出符合厂站置信距离约束且位置序号最小的杆塔，并将该杆塔加入到该输电线路可信杆塔集合中；如果搜索到符合厂站置信距离约束的杆塔，则进入步骤S3；否则确定该输电线路杆塔模型地理位置参数置信度为0，并进入步骤S5；

S3根据该输电线路杆塔的最小档距及该输电线路杆塔的最大档距确定该输电线路位置序号连续的杆塔间的杆塔置信距离，将该输电线路中杆塔按照位置序号升序排列；依次检查排序后的每个杆塔与该输电线路的可信杆塔集合中位置序号最大的杆塔之间的距离是否满足所述杆塔置信距离约束，同时检查该杆塔与末端厂站之间的距离是否满足厂站置信距离约束；若满足则将该杆塔加入到可信杆塔集合中，进入步骤S4；

S4基于该输电线路模型中的杆塔总数及其可信杆塔集合中的杆塔数，计算出该输电线路杆塔模型地理位置参数的置信度，进入步骤S5；

S5将该输电线路首端厂站作为位置序号为0的杆塔，将该输电线路末端厂站作为位置序号为该输电线路杆塔总数加1的杆塔，并将位置序号为0的杆塔和位置序号为该输电线路杆塔总数加1的杆塔加入到该输电线路的可信杆塔集合中；基于该输电线路可信杆塔集合中元素的地理位置信息，自动生成缺失杆塔和不可信杆塔的经纬度信息，并将缺失杆塔和不可信杆塔的经纬度信息补充到该输电线路杆塔模型中。

进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：

按照公式(1)搜索满足厂站置信距离约束且位置序号最小的杆塔：

其中T_i表示该输电线路杆塔模型中第i个杆塔的位置序号；为该杆塔的经纬度信息；F_begin表示该输电线路的首端厂站；表示首端厂站的经纬度信息；表示位置序号为T_i的杆塔到首端厂站的距离；F_end表示该输电线路的末端厂站；表示末端厂站的经纬度信息；表示位置序号为T_i的杆塔到末端厂站的距离；N表示该输电线路的杆塔总数；S_max表示该输电线路的杆塔最大档距；

其中两个地理坐标间的距离根据公式(2)计算得到：

其中G(j₁，w₁)表示经度为j₁维度为w₁的地理坐标；G(j₂，w₂)表示经度为j₂维度为w₂的地理坐标；D(G(j₁，w₁)，G(j₂，w₂))表示地理坐标G(j₁，w₁)与地理坐标G(j₂，w₂)之间的距离；R表示地球的半径；π表示圆周率。

进一步的，所述步骤S3包括以下步骤：

依次检查该输电线路中的每个杆塔与此时可信杆塔集合中位置序号最大的杆塔之间距离以及该杆塔与末端厂站的距离是否满足公式(3)要求，如果满足则该杆塔的地理位置参数可信，否则不可信：

其中T_i表示需要进行可信度判断的第i个杆塔的位置序号；表示该杆塔的经纬度信息；T_max表示可信杆塔集合中位置序号最大的杆塔位置序号；表示该杆塔的经纬度信息；F_end表示末端厂站；表示末端厂站的经纬度信息；表示位置序号为T_i的杆塔与可信杆塔集合中位置序号最大杆塔间的距离；表示位置序号为T_i的杆塔与末端厂站间的距离；S_min表示该输电线路的最小杆塔档距；S_max表示该输电线路的最大杆塔档距；N表示该输电线路的杆塔总数。

进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：

根据公式(4)计算该输电线路杆塔模型地理位置参数的置信度：

其中η(L)表示输电线路L的杆塔模型地理位置的置信度；M(L)表示线路L的可信杆塔集合中的元素数量；N(L)表示线路L中实际的杆塔总数。

进一步的，所述步骤S5包括以下步骤：

针对该输电线路的可信杆塔集合，按照杆塔位置序号从小到大的顺序依次判断相邻元素对应的杆塔位置序号是否连续；如果不连续则以相邻元素对应杆塔地理坐标为两个端点确定一条直线线段，根据相邻元素的杆塔位置序号确定需要补充的杆塔数量及其对应的杆塔位置序号，并将需要补充的杆塔等距离分布在此该直线线段上；

根据公式(5)计算出缺失或不可信杆塔的经度和维度，将其补充到该线路的杆塔模型信息中：

其中m和n分别表示可信杆塔集合中需要补充杆塔的相邻元素对应的杆塔位置序号；j_x、w_x分别表示需要补充且位置序号为x的杆塔的经度和维度；j_n、w_n分别表示位置序号为n的杆塔的经度和维度；j_m、w_m分别表示位置序号为m的杆塔的经度和维度。

有益效果：本发明与现有技术比较，具有的优点是：针对调度自动化系统从系统外接入的输电线路杆塔地理位置信息存在数据不完整、数据不准确等问题，本发明提供一种输电线路杆塔模型地理位置的校验方法，计算输电线路杆塔地理位置的置信度，并对输电线路杆塔模型中错误及缺失的地理位置信息进行修正和补充，对自然灾害下电网风险评估与预防控制研究提供了可信的线路杆塔模型地理位置数据。

附图说明

图1是本发明方法步骤S1至步骤S4流程示意图。

图2是本发明方法步骤S5流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

参照图1和图2，图1和图2中每个步骤是针对每条输电线路进行的，步骤S1是基于输电线路模型中每条输电线路的杆塔总数以及杆塔信息，确定该输电线路杆塔模型中缺失杆塔位置序号集合及缺失杆塔数目，并初始化该输电线路可信杆塔集合为空；

图1中步骤S2描述的是：

根据该输电线路杆塔的最大档距确定该输电线路中杆塔与输电线路首、末端厂站的厂站置信距离，从该输电线路杆塔模型中搜索出符合厂站置信距离约束且位置序号最小的杆塔，并将该杆塔加入到该输电线路可信杆塔集合中；如果搜索到符合厂站置信距离约束的杆塔，则进入步骤S3；否则确定该输电线路杆塔模型地理位置参数置信度为0，并进入步骤S5；

具体是确定该输电线路的厂站置信距离，搜索符合置信距离约束的最小序号杆塔：

2.1)根据该输电线路的杆塔最大档距S_max确定该线路中杆塔与首末端厂站的厂站置信距离；

2.2)按照公式(1)依次检查排序后的杆塔与线路首末端厂站间的距离是否满足厂站置信距离约束，将符合厂站置信距离约束且位置序号最小的杆塔加入到可信杆塔集合中：

其中T_i表示该输电线路杆塔模型中第i个杆塔的位置序号；为该杆塔的经纬度信息；F_begin表示该输电线路的首端厂站；表示首端厂站的经纬度信息；表示位置序号为T_i的杆塔到首端厂站的距离；F_end表示该输电线路的末端厂站；表示末端厂站的经纬度信息；表示位置序号为T_i的杆塔到末端厂站的距离；N表示该输电线路的杆塔总数；S_max表示该输电线路的杆塔最大档距；其中两个地理坐标间的距离根据公式(2)计算获得：

其中G(j₁，w₁)表示经度为j₁维度为w₁的地理坐标；G(j₂，w₂)表示经度为j₂维度为w₂的地理坐标；D(G(j₁，w₁)，G(j₂，w₂))表示地理坐标G(j₁，w₁)与地理坐标G(j₂，w₂)之间的距离；R表示地球的半径；π表示圆周率。

图1中步骤S3描述：

根据该输电线路杆塔的最小档距及该输电线路杆塔的最大档距确定该输电线路位置序号连续的杆塔间的杆塔置信距离，将该输电线路中杆塔按照位置序号升序排列；依次检查排序后的每个杆塔与该输电线路的可信杆塔集合中位置序号最大的杆塔之间的距离是否满足所述杆塔置信距离约束，同时检查该杆塔与末端厂站之间的距离是否满足厂站置信距离约束；若满足则将该杆塔加入到可信杆塔集合中，进入步骤S4；

具体是确定输电线路中序号连续的杆塔间的杆塔置信距离，对输电线路杆塔进行排序，搜索满足置信距离约束的杆塔将其加入到可信杆塔集合，具体处理如下：

3.1)根据该输电线路杆塔的最小档距及最大档距确定该线路位置序号连续的杆塔间的杆塔置信距离，将该线路模型中的杆塔按照位置序号升序排列；

3.2)依次检查排序后每个杆塔与可信杆塔集合中位置序号最大的杆塔之间的距离、该杆塔与末端厂站之间的距离是否满足公式(3)要求，如果满足则该杆塔的地理位置参数可信，将此杆塔加入可信杆塔集合：

其中T_i表示需要进行可信度判断的第i个杆塔的位置序号；表示该杆塔的经纬度信息；T_max表示可信杆塔集合中位置序号最大的杆塔位置序号；表示该杆塔的经纬度信息；F_end表示末端厂站；表示末端厂站的经纬度信息；表示位置序号为T_i的杆塔与可信杆塔集合中位置序号最大杆塔间的距离；表示位置序号为T_i的杆塔与末端厂站间的距离；S_min表示该输电线路的最小杆塔档距；S_max表示该输电线路的最大杆塔档距；N表示该输电线路的杆塔总数。

图1中步骤S4描述：

基于该输电线路模型中的杆塔总数及其可信杆塔集合中的杆塔数，计算出该输电线路杆塔模型地理位置参数的置信度，进入步骤S5；

具体是基于该输电线路模型中的杆塔总数及其可信杆塔集合中杆塔数，根据公式(4)计算出该输电线路杆塔模型地理位置参数的置信度：

其中η(L)表示输电线路L的杆塔模型地理位置的置信度；M(L)表示线路L的可信杆塔集合中的元素数量；N(L)表示线路L中实际的杆塔总数。

图2中步骤S5描述：

将该输电线路首端厂站作为位置序号为0的杆塔，将该输电线路末端厂站作为位置序号为该输电线路杆塔总数加1的杆塔，并将位置序号为0的杆塔和位置序号为该输电线路杆塔总数加1的杆塔加入到该输电线路的可信杆塔集合中；基于该输电线路可信杆塔集合中元素的地理位置信息，自动生成缺失杆塔和不可信杆塔的经纬度信息，并将缺失杆塔和不可信杆塔的经纬度信息补充到该输电线路杆塔模型中。

具体是基于该输电线路首末端厂站和可信杆塔的地理位置信息，自动生成缺失和不可信杆塔的经纬度信息，补充到线路杆塔模型中，具体处理如下：

5.1)将该输电线路首端厂站和末端厂站分别作为位置序号为0和位置序号为该线路杆塔总数加一的虚拟杆塔，加入该输电线路可信杆塔集合中；

5.2)针对该输电线路的可信杆塔集合，按照杆塔位置序号从小到大的顺序依次判断相邻元素对应的杆塔位置序号是否连续；如果不连续则以相邻元素对应杆塔地理坐标为两个端点确定一条直线线段，根据相邻元素的杆塔位置序号确定需要补充的杆塔数量及其对应的杆塔位置序号，并将需要补充的杆塔等距离分布在此该直线线段上；根据公式(5)计算出缺失或不可信杆塔的经度和维度，将其补充到该输电线路的杆塔模型信息中：

其中m和n分别表示可信杆塔集合中需要补充杆塔的相邻元素对应的杆塔位置序号；j_x、w_x分别表示需要补充且位置序号为x的杆塔的经度和维度；j_n、w_n分别表示位置序号为n的杆塔的经度和维度；j_m、w_m分别表示位置序号为m的杆塔的经度和维度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。