一种电力设备台风风险预警方法及系统与流程

本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种电力设备台风风险预警方法及系统。
背景技术：
：台风具有随机性强、影响范围广、爆发能量巨大的特点，是沿海地区电网安全稳定运行的重大威胁之一。在应对台风灾害时，电网运行人员主要是根据以往经验在台风来临前通过改善设备健康状态(如线路走廊清理、杆塔加固、设备消缺、保护安稳装置定检等)来降低设备由台风引起的故障率。然而，电网运行人员一般缺乏气象学领域的知识，难以及时全面掌握台风的灾害信息，进而难以针对性地对可能由台风引起故障的电网设备进行特殊运维。而如果对所有电网设备进行普查，则需要耗费大量的人力物力。技术实现要素：本发明针对电网运行人员一般缺乏气象学领域的知识，难以及时全面掌握台风的灾害信息，进而难以针对性地对可能由台风引起故障的电网设备进行特殊运维的问题，提出了一种电力设备台风风险预警方法及系统。本发明提出的技术方案如下：本发明提出了一种电力设备台风风险预警方法，包括以下步骤：步骤S1、建立历史台风的移动路径数据库；建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系；建立电力设备受到每个历史台风影响的影响程度数据库，并根据该影响程度数据库计算得到电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度；建立当前台风与历史台风的相似度与电力设备受到当前台风 影响的置信度的置信度-相似度对应关系；建立电力设备受到当前台风影响的置信度阈值；步骤S2、获取当前台风的移动路径，并分别计算当前台风的移动路径与每个历史台风的移动路径之间的欧式距离，再根据该欧式距离和相似度-欧式距离对应关系分别计算当前台风与每个历史台风的相似度；步骤S3、根据当前台风与每个历史台风的相似度、置信度-相似度对应关系以及电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度，计算得到电力设备受到当前台风影响的每种影响程度的置信度；其中，电力设备受到当前台风影响的某种影响程度的置信度等于该电力设备受到当前台风影响的置信度分别与该电力设备受到每种历史台风影响的该种影响程度的置信度之积的和；若电力设备受到当前台风影响的任意一种影响程度的置信度大于置信度阈值时，则发出对应的预警信号。本发明上述的电力设备台风风险预警方法中，建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系的过程包括以下子步骤：建立历史台风的风圈范围数据库；建立台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系；根据历史台风的移动路径数据库、历史台风的风圈范围数据库以及台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系，得到历史台风影响电力设备的范围，记为Gridi,k；获取当前台风的移动路径和风圈范围，并根据当前台风的移动路径和风圈范围以及台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系，得到当前台风影响电力设备的范围，记为Gridt0；根据当前台风与历史台风之间的欧式距离、历史台风影响电力设备的范围和当前台风影响电力设备的范围，计算得到当前台风与历史台风之间的相似度，有：其中，sim(Patht0,Pathi)为当前台风与历史台风之间的相似度；D(Patht0,Pathi)为当前台风与历史台风之间的欧式距离；αi为修正系数；λ为根据实际情况而设置的常参数。本发明上述的电力设备台风风险预警方法中，在步骤S2中，将当前台风的移动路径表示为：Patht0＝(Lat-(n-1),Lot-(n-1)；…；Lat-1,Lot-1；Lat-0,Lot-0)其中，(Lat-0,Lot-0)表示距离当前最近的第一次定位的当前台风中心的坐标；(Lat-(n-1),Lot-(n-1))表示距离当前最近的第n次定位的当前台风中心的坐标；将历史台风进入台风登陆前48小警戒线后的移动路径表示为：Pathi＝(Lai,1,Loi,1；…；Lai,2,Loi,2；Lai,N,Loi,N)其中，(Lai,1,Loi,1)表示该历史台风刚进入台风登陆前48小警戒线后的一次定位的历史台风中心的坐标；(Lai,N,Loi,N)表示该历史台风进入台风登陆前48小警戒线后的第N次定位的历史台风中心的坐标；将历史台风的连续n次定位所构成的一移动路径表示为：Pathi,k＝(Lai,k,Loi,k；…；Lai,k+1,Loi,k+1；Lai,k+n-1,Loi,k+n-1)；其中，1≤k≤k+n-1≤N；计算历史台风所有的连续n次定位所构成的移动路径分别与当前台风的移动路径之间的欧式距离，并取其最小值，记为当前台风的移动路径与该历史台风的移动路径之间的欧式距离。本发明上述的电力设备台风风险预警方法中，还包括：判断当前台风是否进入台风登陆前48小警戒线内，若是，则执行步骤S2。本发明还提出了一种电力设备台风风险预警系统，包括以下模块：编辑模块，用于建立历史台风的移动路径数据库；建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系；建立电力设备受到每个历史台风影响的影响程度数据库，并根据该影响程度数据库计算得到电力设备受到每个历史台风影响的每 种影响程度的置信度；建立当前台风与历史台风的相似度与电力设备受到当前台风影响的置信度的置信度-相似度对应关系；建立电力设备受到当前台风影响的置信度阈值；定位模块，用于获取当前台风的移动路径，计算模块，用于分别计算当前台风的移动路径与每个历史台风的移动路径之间的欧式距离，再根据该欧式距离和相似度-欧式距离对应关系分别计算当前台风与每个历史台风的相似度；还用于根据当前台风与每个历史台风的相似度、置信度-相似度对应关系以及电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度，计算得到电力设备受到当前台风影响的每种影响程度的置信度；其中，电力设备受到当前台风影响的某种影响程度的置信度等于该电力设备受到当前台风影响的置信度分别与该电力设备受到每种历史台风影响的该种影响程度的置信度之积的和；警报模块，用于若电力设备受到当前台风影响的任意一种影响程度的置信度大于置信度阈值时，则发出对应的预警信号。本发明上述的电力设备台风风险预警系统中，建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系的过程包括以下子步骤：建立历史台风的风圈范围数据库；建立台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系；根据历史台风的移动路径数据库、历史台风的风圈范围数据库以及台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系，得到历史台风影响电力设备的范围，记为Gridi,k；获取当前台风的移动路径和风圈范围，并根据当前台风的移动路径和风圈范围以及台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系，得到当前台风影响电力设备的范围，记为Gridt0；根据当前台风与历史台风之间的欧式距离、历史台风影响电力设备的范围和当前台风影响电力设备的范围，计算得到当前台风与历史台风之间的相似度，有：其中，sim(Patht0,Pathi)为当前台风与历史台风之间的相似度；D(Patht0,Pathi)为当前台风与历史台风之间的欧式距离；αi为修正系数；λ为根据实际情况而设置的常参数。本发明上述的电力设备台风风险预警系统中，将当前台风的移动路径表示为：Patht0＝(Lat-(n-1),Lot-(n-1)；…；Lat-1,Lot-1；Lat-0,Lot-0)其中，(Lat-0,Lot-0)表示距离当前最近的第一次定位的当前台风中心的坐标；(Lat-(n-1),Lot-(n-1))表示距离当前最近的第n次定位的当前台风中心的坐标；将历史台风进入台风登陆前48小警戒线后的移动路径表示为：Pathi＝(Lai,1,Loi,1；…；Lai,2,Loi,2；Lai,N,Loi,N)其中，(Lai,1,Loi,1)表示该历史台风刚进入台风登陆前48小警戒线后的一次定位的历史台风中心的坐标；(Lai,N,Loi,N)表示该历史台风进入台风登陆前48小警戒线后的第N次定位的历史台风中心的坐标；将历史台风的连续n次定位所构成的一移动路径表示为：Pathi,k＝(Lai,k,Loi,k；…；Lai,k+1,Loi,k+1；Lai,k+n-1,Loi,k+n-1)；其中，1≤k≤k+n-1≤N；计算历史台风所有的连续n次定位所构成的移动路径分别与当前台风的移动路径之间的欧式距离，并取其最小值，记为当前台风的移动路径与该历史台风的移动路径之间的欧式距离。本发明上述的电力设备台风风险预警系统中，还包括：判断模块，用于判断当前台风是否进入台风登陆前48小警戒线内，若是，则：驱使定位模块获取当前台风的移动路径，驱使计算模块分别计算当前台风的移动路径与每个历史台风的移动路径之间的欧式距离，再根据该欧式距离和 相似度-欧式距离对应关系分别计算当前台风与每个历史台风的相似度；并根据当前台风与每个历史台风的相似度、置信度-相似度对应关系以及电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度，计算得到电力设备受到当前台风影响的每种影响程度的置信度；其中，电力设备受到当前台风影响的某种影响程度的置信度等于该电力设备受到当前台风影响的置信度分别与该电力设备受到每种历史台风影响的该种影响程度的置信度之积的和。本发明的电力设备台风风险预警方法和系统通过将当前台风与历史台风进行相似度比较，从而判断当前台风影响电力设备的置信度，并以该置信度为标准进行预警。本发明创造性地将当前台风和历史台风的移动路径进行比较，通过当前台风移动路径和历史台风移动路径之间的欧式距离来判断当前台风和历史台风的相似度，从而实现对当前台风和历史台风相似度的定量分析。本发明的电力设备台风风险预警方法和系统准确性高，实用性强。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1为本发明的电力设备台风风险预警方法的原理图；图2为本发明的电力设备台风风险预警方法的实施例的相似度计算步骤的流程图；图3为电力设备健康状态与台风影响程度的二维矩阵的示意图。具体实施方式本发明要解决的技术问题是：电网运行人员一般缺乏气象学领域的知识，难以及时全面掌握台风的灾害信息，进而难以针对性地对可能由台风引起故障的电网设备进行特殊运维。而如果对所有电网设备进行普查，则需要耗费大量的人力物力。本发明提出的解决该技术问题的技术思路是：通过将当前台风与历史台风进行相似度比较，从而判断当前台风影响电力设备的置信度，并以该置信度为标准进行预警。参照图1，本发明提出了一种电力设备台风风险预警方法，包括以步骤：步骤100、建立历史台风的移动路径数据库；建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系；建立电力设备受到每个历史台风影响的影响程度数据库，并根据该影响程度数据库计算得到电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度；建立当前台风与历史台风的相似度与电力设备受到当前台风影响的置信度的置信度-相似度对应关系；建立电力设备受到当前台风影响的置信度阈值；本步骤的各子步骤之间并不分先后顺序；本步骤的各子步骤之间通过“；”连接。在气象领域，在台风快要登陆时，通常会每隔一段时间，对台风中心进行定位，将每次定位的台风中心位置按照时间顺序串起来，即可得到台风的移动路径。在中国，气象台在台风防御领域定义了两条警戒线：台风登陆前48小警戒线(34°N,132°E；15°N,132°E；0°，105°E)和台风登陆前24小时警戒线(34°N,127°E；21°N,127°E；15°N,110°E)。如果台风中心在台风登陆前48小时警戒线以东区域，则每6小时对台风中心进行一次定位；如果台风中心在台风登陆前48小时警戒线以西区域且在台风登陆前24小时警戒线以东区域，则每3小时对台风中心进行一次定位；如果台风中心在台风登陆前24小警戒线以西区域，则每1小时对台风中心进行一次定位。可以理解，对台风中心进行定位的时间间隔并不限于上述设置。进一步地，将相似度的符号记为sim，将欧氏距离的符号记为D，则相似度-欧式距离对应关系为：可以理解，相似度-欧式距离对应关系并不限于上述设置，还可以根据台风的风圈范围，对上述相似度-欧式距离对应关系进行修正。具体地，建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系的过程包括以下子步骤：建立历史台风的风圈范围数据库；建立台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系；根据历史台风的移动路径数据库、历史台风的风圈范围数据库以及台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应 关系，得到历史台风影响电力设备的范围，记为Gridi,k；获取当前台风的移动路径和风圈范围，并根据当前台风的移动路径和风圈范围以及台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系，得到当前台风影响电力设备的范围，记为Gridt0；根据当前台风与历史台风之间的欧式距离、历史台风影响电力设备的范围和当前台风影响电力设备的范围，计算得到当前台风与历史台风之间的相似度，有：其中，sim(Patht0,Pathi)为当前台风与历史台风之间的相似度；D(Patht0,Pathi)为当前台风与历史台风之间的欧式距离；αi为修正系数；λ为根据实际情况而设置的常参数，例如，λ为0.5。在实际计算修正系数的过程中，为了便于计算，会将地域划分为等分的网格，如以(0.01°，0.01°)的大小来划分网格，并对每个网格进行编号。同时，台风风圈范围只考虑10级风圈的范围。这样，若某一网格处于台风的10级风圈范围内，则认为该网格内的电力设备会受到台风的影响。在上述步骤中，台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系可以为：在这里，上表所示的台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系仅是示例性的关系，并不是限制性的。台风影响电力设备的影响程度与台风风圈范围之间的对应关系根据电力设备受到台风影响的敏感性、电力设备的重要性等性质的不同可以进行适当调整。进一步地，电力设备受到每个历史台风影响的影响程度数据库记录的是该电力设备在每个历史台风下所受到的影响程度，而通过这些数据可以计算获得 电力设备受到每个历史台风的每种影响程度的置信度；例如，在十次历史台风中，某电力设备受到其中的第一历史台风、第二历史台风和第三历史台风的影响，影响程度分别为中等程度、高等程度和中等程度，则该电力设备受到第一历史台风的中等程度影响的置信度为0.1，这些都是概率学基本知识，就不在此一一赘述。进一步地，根据在中国的大量实际经验，当前台风与历史台风的相似度与电力设备受到当前台风影响的置信度的置信度-相似度对应关系表示为：相似度[0,0.20)[0.20,0.40)[0.40,0.60)[0.60,0.80)[0.80,1]置信度00.10.20.40.8本发明的置信度-相似度对应关系并不限于上表所示的对应关系，本发明的置信度-相似度对应关系会根据不同地域地形情况而发生变化。步骤200、获取当前台风的移动路径，并分别计算当前台风的移动路径与每个历史台风的移动路径之间的欧式距离，再根据该欧式距离和相似度-欧式距离对应关系分别计算当前台风与每个历史台风的相似度；如图2所示，本发明还包括：判断当前台风是否进入台风登陆前48小警戒线，若是，则执行步骤200，若否，则表示台风距离陆地尚远，不做进一步处理；将当前台风的移动路径表示为：Patht0＝(Lat-(n-1),Lot-(n-1)；…；Lat-1,Lot-1；Lat-0,Lot-0)其中，(Lat-0,Lot-0)表示距离当前最近的第一次定位的当前台风中心的坐标；(Lat-(n-1),Lot-(n-1))表示距离当前最近的第n次定位的当前台风中心的坐标；将历史台风进入台风登陆前48小警戒线后的移动路径表示为：Pathi＝(Lai,1,Loi,1；…；Lai,2,Loi,2；Lai,N,Loi,N)其中，(Lai,1,Loi,1)表示该历史台风刚进入台风登陆前48小警戒线后的一次定位的历史台风中心的坐标；(Lai,N,Loi,N)表示该历史台风进入台风登陆前48小警戒线后的第N次定位的历史台风中心的坐标；并将历史台风的连续n次定位所构成的一移动路径表示为：Pathi,k＝(Lai,k,Loi,k；…；Lai,k+1,Loi,k+1；Lai,k+n-1,Loi,k+n-1)；其中，1≤k≤k+n-1≤N；计算历史台风所有的连续n次定位所构成的移动路径分别与当前台风的移动路径之间的欧式距离，并取其最小值，记为当前台风的移动路径与该历史台风的移动路径之间的欧式距离；具体来说，历史台风的连续n次定位所构成的移动路径与当前台风的移动路径之间的欧式距离为：当前台风的移动路径与该历史台风的移动路径之间的欧式距离为：D(Patht0,Pathi)＝min(D(Patht0,Pathi,1),…,D(Patht0,Pathi,k)…,D(Patht0,Pathi,N-k+1))；当前台风的移动路径与该历史台风的移动路径的相似度即为：其中，为提高计算效率，可以根据历史台风的移动规律建立相应的一些规则，以减少台风相似度的计算次数。例如，以一定的纬度间隔和经度间隔对全国陆上和赤道以北、180°经线以西的西北太平洋和南海海域进行区域划分，然后根据进入48小时警戒线时当前台风中心位置是否处于相同的区域来筛选参与相似度计算的历史台风。或者在对历史台风所有可能的连续n点路径进行欧氏距离计算时，当距离值越来越大时则停止计算来减少计算次数等等。本步骤还包括：判断当前台风是否进入台风登陆前24小时警戒线，如果否，则等待获取当前台风的下一个中心坐标，并再进行相似度计算；如果是，则进入步骤300。步骤300、根据当前台风与每个历史台风的相似度、置信度-相似度对应关系以及电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度，计算得到电力设备受到当前台风影响的每种影响程度的置信度；其中，电力设备受到当前台风影响的某种影响程度的置信度等于该电力设备受到当前台风影响的置信度分别与该电力设备受到每种历史台风影响的该种影响程度的置信度之积的和；若电力设备受到当前台风影响的任意一种影响程度的置信度大于置信度阈值时，则发出对应的预警信号。优选地，在本步骤中，可以定义电力设备受当前台风影响的置信度向量ERi＝(Rbi,Rmi,Rsi,Rni)。其中，Rbi为电力设备受当前台风高等程度影响的置信度，Rmi为电力设备受当前台风中等程度影响的置信度，Rsi为电力设备受当前台风低等程度影响的置信度，Rni为电力设备不受当前台风影响的置信度。根据概率学知识，有：Rbi+Rmi+Rsi+Rni＝1其中，Rbi,j为电力设备根据第j历史台风折算的受当前台风高等程度影响的置信度；Rmi,j为电力设备根据第j历史台风折算的受当前台风中等程度影响的置信度；Rsi,j为电力设备根据第j历史台风折算的受当前台风低等程度影响的置信度；Rni,j为电力设备根据第j历史台风折算的不受当前台风影响的置信度。在其他实施例中，若Rbi、Rmi和Rsi中任意一个大于某一置信度阈值时，则发出预警信号。在本实施例中，还引入了权重系数，定义了电力设备受当前台风影响的置信度EFi，有：EFi＝max(wb·Rbi,wm·Rmi,ws·Rsi,wn·Rni)在这里，权重系数根据实际情况进行赋值，受电力设备的重要程度等情况的影响。在本实施例中，ωb＝1.73，ωm＝1.44，ωs＝1.20，ωn＝1.0。电力设备台风风险的大小是由两方面因素决定的，即设备健康状态与台风灾害的破坏力，因此可以通过建立设备健康状态与台风影响程度的二维矩阵来确定电力设备的台风风险。二维矩阵一般是根据电网企业实际的设备风险管理制度与经验来确定。例如，可以根据设备受台风的影响程度及设备运维时发现的缺陷情况进行设备台风风险分析，如附图3所示。其中，红、橙、黄、蓝表示设备从高到低的台风风险。最后根据当前台风的中心位置和确定的电力设备台风风险，选择性地发布设备台风风险预警。例如，当台风当前的中心位置位于24小时警戒线以东，则发布红色和橙色的电力设备台风风险；当台风进入24小时警戒线后，则发 布红色、橙色和黄色的电力设备台风风险。进一步地，本发明还提出了一种电力设备台风风险预警系统，用于实现上述电力设备台风风险预警方法，包括以下模块：编辑模块，用于建立历史台风的移动路径数据库；建立当前台风移动路径与历史台风移动路径之间的欧式距离与当前台风与历史台风之间相似度的相似度-欧式距离对应关系；建立电力设备受到每个历史台风影响的影响程度数据库，并根据该影响程度数据库计算得到电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度；建立当前台风与历史台风的相似度与电力设备受到当前台风影响的置信度的置信度-相似度对应关系；建立电力设备受到当前台风影响的置信度阈值；定位模块，用于获取当前台风的移动路径，计算模块，用于分别计算当前台风的移动路径与每个历史台风的移动路径之间的欧式距离，再根据该欧式距离和相似度-欧式距离对应关系分别计算当前台风与每个历史台风的相似度；还用于根据当前台风与每个历史台风的相似度、置信度-相似度对应关系以及电力设备受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度，计算得到电力设备受到当前台风影响的每种影响程度的置信度；其中，电力设备受到当前台风影响的某种影响程度的置信度等于该电力设备受到当前台风影响的置信度分别与该电力设备受到每种历史台风影响的该种影响程度的置信度之积的和；警报模块，用于若电力设备受到当前台风影响的任意一种影响程度的置信度大于置信度阈值时，则发出对应的预警信号。所述电力设备台风风险预警系统，还包括：判断模块，用于判断当前台风是否进入台风登陆前48小警戒线内，若是，则：驱使定位模块获取当前台风的移动路径，驱使计算模块分别计算当前台风的移动路径与每个历史台风的移动路径之间的欧式距离，再根据该欧式距离和相似度-欧式距离对应关系分别计算当前台风与每个历史台风的相似度；并根据当前台风与每个历史台风的相似度、置信度-相似度对应关系以及电力设备 受到每个历史台风影响的每种影响程度的置信度，计算得到电力设备受到当前台风影响的每种影响程度的置信度；其中，电力设备受到当前台风影响的某种影响程度的置信度等于该电力设备受到当前台风影响的置信度分别与该电力设备受到每种历史台风影响的该种影响程度的置信度之积的和。本发明的电力设备台风风险预警方法和系统通过将当前台风与历史台风进行相似度比较，从而判断当前台风影响电力设备的置信度，并以该置信度为标准进行预警。本发明创造性地将当前台风和历史台风的移动路径进行比较，通过当前台风移动路径和历史台风移动路径之间的欧式距离来判断当前台风和历史台风的相似度，从而实现对当前台风和历史台风相似度的定量分析。本发明的电力设备台风风险预警方法和系统准确性高，实用性强。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页1 2 3