输电线路防台风预警方法和系统与流程

本发明涉及计算机仿真预报系统领域，具体而言，涉及一种输电线路防台风预警方法和系统。

背景技术：

近年来，沿海地带多发的台风给电网带来了严重的损失，尤其是在强台风作用下，导致沿途输电线路受到了灾难性的破坏，严重影响了电网运行的稳定性。

目前，国内开展了一些电网气象灾害监测的研究，这些监测系统可以实时实地的监测电网地理信息系统(GIS)中不同站点的气象状况，并针对不同的气象状况对其发出预报信号。但是，这些系统只是针对输电线路所在区域的天气情况进行预报，并没有考虑台风作用下输电线路的力学特性，预报结果没有针对性。此外，当前的台风预报，一般给出的数据也只有台风移动方向、速度、最大风速这些数据，没法给用户提供输电线路所在区域的风场状况。

缺乏基于台风作用下输电线路动力学分析的预报预警系统，很难策划出有效防范台风危害的措施，也是台风输电线路造成严重破坏的重要原因。因此，从输电线路结构动力学的角度，提出一种输电线路防预警系统显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明提供了一种输电线路防台风预警方法和系统，以至少解决相关技术无法对因台风影响导致的输电线路的受损程度进行风险评估和预报的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种输电线路防台风预警系统，包括：塔线体系模型，所述塔线体系模型包括：输电线路信息获取模块、风场分布信息获取模块、结构动力学仿真分析模块，所述输电线路信息获取模块和所述风场分布信息获取模块分别与所述结构动力学仿真分析模块连接；其中，

所述输电线路信息获取模块，用于获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息；

所述风场分布信息获取模块，用于获取台风的风场分布信息；

所述结构动力学仿真分析模块，用于根据所述输电线路的位置和结构信息以及所述台风的位置和风场分布信息，对所述输电线路进行结构动力学分析，以对所述输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

可选地，所述输电线路防台风预警系统还包括：台风预报数据采集系统和风场模拟系统，所述台风预报数据采集系统与所述风场模拟系统连接，所述风场模拟系统与所述风场分布信息获取模块连接；其中，

所述台风预报数据采集系统，用于采集所述台风的路径信息、路径预报信息、台风关键参数以及台风关键参数预报信息；

所述风场模拟系统，用于根据所述台风预报数据采集系统采集到的所述台风关键参数以及所述台风关键参数预报信息，模拟所述台风的风场分布信息。

可选地，所述台风关键参数包括：移动速度、最大风速半径、中心气压。

可选地，所述输电线路防台风预警系统还包括：电网地理信息GIS系统，其中，所述电网地理信息GIS系统分别与所述台风预报数据采集系统和所述输电线路信息获取模块连接；其中，

所述电网地理信息GIS系统，用于根据所述台风预报数据采集系统采集到的所述路径信息和所述路径预报信息，以及电网中各输电线路的位置和结构信息，确定将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息。

可选地，所述结构动力学仿真分析模块包括：塔线体系模型建立单元、风载荷计算单元和结构动力学分析单元，所述塔线体系模型建立单元与所述输电线路信息获取模块和所述风场分布信息获取模块连接，所述风载荷计算单元与所述塔线体系模型建立单元连接，所述结构动力学分析单元与所述风载荷计算单元连接；其中，

所述塔线体系模型建立单元，用于根据输电线路的位置和结构信息以及所述台风的风场分布信息，建立塔线体系模型；

所述风载荷计算单元，用于采用模拟圆方法，确定将受到台风侵袭的输电线路，并根据所述输电线路的位置和结构信息以及所述台风的风场分布信息，计算所述输电线路的风载荷；

所述结构动力学分析单元，用于根据所述输电线路的风载荷和所述输电线路的结构信息，对所述输电线路进行结构动力学分析，以对所述输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种输电线路防台风预警方法，包括：

获取台风的风场分布信息；

获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息；

根据所述输电线路的位置和结构信息以及所述台风的位置和风场分布信息，对所述输电线路进行结构动力学分析，以对所述输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

可选地，在获取台风的风场分布信息之前，所述方法还包括：

采集所述台风的路径信息、路径预报信息、台风关键参数以及台风关键参数预报信息；

根据采集到的所述台风关键参数以及所述台风关键参数预报信息，模拟所述台风的风场分布信息。

可选地，所述台风关键参数包括：移动速度、最大风速半径、中心气压。

可选地，在获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息之前，所述方法还包括：

根据采集到的所述路径信息和所述路径预报信息，以及电网中各输电线路的位置和结构信息，确定将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息。

可选地，根据所述输电线路的位置和结构信息以及所述台风的位置和风场分布信息，对所述输电线路进行结构动力学分析，以对所述输电线路的受损程度进行风险评估和预报包括：

根据输电线路的位置和结构信息以及所述台风的风场分布信息，建立塔线体系模型；

采用模拟圆方法，确定将受到台风侵袭的输电线路，并根据所述输电线路的位置和结构信息以及所述台风的风场分布信息，计算所述输电线路的风载荷；

根据所述输电线路的风载荷和所述输电线路的结构信息，对所述输电线路进行结构动力学分析，以对所述输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

通过本发明，采用获取台风的风场分布信息；获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息；根据所述输电线路的位置和结构信息以及所述台风的位置和风场分布信息，对所述输电线路进行结构动力学分析，以对所述输电线路的受损程度进行风险评估和预报的方式，解决了相关技术无法对因台风影响导致的输电线路的受损程度进行风险评估和预报的技术问题，实现了输电线路受台风影响的风险评估和预报。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的输电线路防台风预警方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的优选结构框图一；

图4是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的优选结构框图二；

图5是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的优选结构框图三；

图6是根据本发明实施例的模拟圆方法的示意图；

图7是根据本发明优选实施例的输电线路防台风预警系统的工作示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种输电线路防台风预警方法，图1是根据本发明实施例的输电线路防台风预警方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，获取台风的风场分布信息；

步骤S102，获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息；

步骤S103，根据输电线路的位置和结构信息以及台风的位置和风场分布信息，对输电线路进行结构动力学分析，以对输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

通过上述步骤，根据输电线路的位置和结构信息以及台风的位置和风场分布信息，对输电线路进行结构动力学分析，从而实现了对输电线路的受损程度进行风险评估和预报，解决了相关技术无法对因台风影响导致的输电线路的受损程度进行风险评估和预报的技术问题。

上述的输电线路的位置信息优选为经纬度信息；上述的输电线路的结构信息包括但不限于：输电线路塔的塔型、输电线路塔的高度、输电线路的联结结构、输电线路塔的强度、输电线路塔稳定性等力学特性等信息。

可选地，在获取台风的风场分布信息之前，台风的风场分布信息通过下列方式采集：可以从气象预报系统采集台风的路径信息、路径预报信息、台风关键参数以及台风关键参数预报信息；并根据采集到的台风关键参数以及台风关键参数预报信息，模拟台风的风场分布信息。

可选地，上述的台风关键参数包括但不限于：移动速度、最大风速半径、中心气压。

可选地，在获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息之前，将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息可以通过下列方式获取：在电网地理信息GIS系统中记录有所有输电线路的位置及结构信息，可以根据采集到的路径信息和路径预报信息，以及电网中各输电线路的位置和结构信息，并且结合采集到的台风影响半径或者预设台风影响半径，确定将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息。其中，预设台风影响半径可以根据台风的等级人为设定，台风等级越高，则预设台风影响半径越大。

可选地，在本实施例中提供了步骤S103的优选实施方式，包括：根据输电线路的位置和结构信息以及台风的风场分布信息，建立塔线体系模型；采用模拟圆方法，确定将受到台风侵袭的输电线路，并根据输电线路的位置和结构信息以及台风的风场分布信息，计算输电线路的风载荷；根据输电线路的风载荷和输电线路的结构信息，对输电线路进行结构动力学分析，以对输电线路的受损程度进行风险评估和预报。其中，模拟圆方法中可以采用从气象预报系统采集的台风的路径信息、路径预报信息、台风关键参数以及台风关键参数预报信息为依据确定将受到台风侵袭的输电线路。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

在本实施例中还提供了一种输电线路防台风预警系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的结构框图，如图2所示，该系统包括：塔线体系模型1，塔线体系模型1包括：输电线路信息获取模块11、风场分布信息获取模块12、结构动力学仿真分析模块13，输电线路信息获取模块11和风场分布信息获取模块12分别与结构动力学仿真分析模块13连接；其中，

输电线路信息获取模块11，用于获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息；

风场分布信息获取模块12，用于获取台风的风场分布信息；

结构动力学仿真分析模块13，用于根据输电线路的位置和结构信息以及台风的位置和风场分布信息，对输电线路进行结构动力学分析，以对输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

图3是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的优选结构框图一，可选地，输电线路防台风预警系统还包括：台风预报数据采集系统2和风场模拟系统3，台风预报数据采集系统2与风场模拟系统3连接，风场模拟系统3与风场分布信息获取模块12连接；其中，

台风预报数据采集系统2，用于采集台风的路径信息、路径预报信息、台风关键参数以及台风关键参数预报信息；

风场模拟系统3，用于根据台风预报数据采集系统2采集到的台风关键参数以及台风关键参数预报信息，模拟台风的风场分布信息。

可选地，台风关键参数包括：移动速度、最大风速半径、中心气压。

图4是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的优选结构框图二，可选地，输电线路防台风预警系统还包括：电网地理信息GIS系统4，其中，电网地理信息GIS系统4分别与台风预报数据采集系统2和输电线路信息获取模块11连接；其中，

电网地理信息GIS系统4，用于根据台风预报数据采集系统2采集到的路径信息和路径预报信息，以及电网中各输电线路的位置和结构信息，确定将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息。

图5是根据本发明实施例的输电线路防台风预警系统的优选结构框图三，可选地，结构动力学仿真分析模块13包括：塔线体系模型建立单元131、风载荷计算单元132和结构动力学分析单元133，塔线体系模型建立单元131与输电线路信息获取模块11和风场分布信息获取模块12连接，风载荷计算单元132与塔线体系模型建立单元131连接，结构动力学分析单元133与风载荷计算单元132连接；其中，

塔线体系模型建立单元131，用于根据输电线路的位置和结构信息以及台风的风场分布信息，建立塔线体系模型；

风载荷计算单元132，用于采用模拟圆方法，确定将受到台风侵袭的输电线路，并根据输电线路的位置和结构信息以及台风的风场分布信息，计算输电线路的风载荷；

结构动力学分析单元133，用于根据输电线路的风载荷和输电线路的结构信息，对输电线路进行结构动力学分析，以对输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述模块分别位于多个处理器中。

本发明的实施例还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

本发明的实施例还提供了一种存储介质。在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：

步骤S101，获取台风的风场分布信息；

步骤S102，获取将受到台风侵袭的输电线路的位置和结构信息；

步骤S103，根据输电线路的位置和结构信息以及台风的位置和风场分布信息，对输电线路进行结构动力学分析，以对输电线路的受损程度进行风险评估和预报。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

为了使本发明实施例的描述更加清楚，下面结合优选实施例进行描述和说明。

本发明的目的在于根据台风路径和电网GIS系统的地理信息匹配确定可能受侵袭的输电线路，并基于对受台风侵袭的输电线路的结构动力学分析，进行输电线路防台风的预报和风险评估，以给电网维护人员提供有效的防护依据，减少输电线路受到台风侵袭的危害。

本发明优选实施例提供了一种基于台风作用下输电线路动力学分析的预警系统，该系统主要是基于数值模拟的方法，从结构动力学角度对输电线路进行防台风预警。本发明优选实施例的优势在于，该系统不是仅基于气象监测数据和预报数据对输电线路的安全性进行预报，而是以对台风预报监测、预报数据的处理为基础，从输电线路台风作用下结构动力学角度进行预报，预警内容更加细化、更有针对性。

本发明优选实施例提供的基于数值模拟的输电线路防台风预警系统，包括：台风预报数据采集系统，电网GIS系统，风场模拟系统，塔线体系模型及预报评估体系和建议防护措施集；其中台风预报数据由气象站通过专线提供，传输过来的气象数据通过处理，叠加到电网GIS系统中，在电网GIS系统的地理信息图上，形成一条台风路径的预测路线。

图6是根据本发明优选实施例的模拟圆方法的示意图，如图6所示，在电网GIS系统中，通过模拟圆的方法，在模拟圆范围内，标记出沿途模拟圆内的输电线路，并以这些被标记的输电线路为参照，建立输电线路塔线体系模型，同时形成台风的数值模拟，模拟出该风场范围的风速数据，将被标记的输电线路的经纬度信息与模拟的风场范围内的经纬度进行匹配，得到被标记的输电线路上的风速，作为风载荷施加到对应的塔线体系模型中，进行结构动力学仿真，对研究的塔线体系进行强度、稳定性以及动态特性等进行分析，进而，基于分析的结果对模拟圆内的输电线路进行风险评估和预报，并根据不同的风险评估结果，生成一套建议防护措施集，连同预报信息和风险评估结果一并发布给电网维护人员，提供抗风指导。

参照图7，上述的预警系统能够从输电线路结构动力学角度，对输电线路进行防台风预警，其工作原理为：

1)台风风场的模拟一般需要的数据为台风移动速度、台风的中心气压、台风的最大风速半径等。些台风关键参数可以通过气象部门复杂而又精细的台风气象模型进行预测。采集台风的移动方向、移动速度、中心气压、最大风速半径的预报数据，将这些台风预报数据进行打包处理；

2)电网GIS系统，可以定位到不同输电线路，在地理信息系统上显示这些线路设备或者基础设施所在的位置。将气象部门提供的台风关键参数预测数据进行处理，接入到电网GIS系统中，可以在电网GIS系统中绘制出台风的移动路径预报图；对叠加到电网GIS系统中台风路径预报图进行分析，采用模拟圆的方法(一般模拟圆半径选为250公里通过大量的分析，认为250公里以外的台风风速较弱，危害较小)确定受台风影响的输电线路。标记落在模拟圆内的输电线路塔线体系，并建立其塔线体系动力学模型。

3)结合模拟点处气象部门提供的预测台风关键参数，基于YanMeng台风风场模型，建立该点的台风风场数值模型，该风场模型可以求解出模拟圆内不同经纬度处的风速，可以受台风影响的塔线体系区域的风速数据，并计算得到风载荷，施加到建立的塔线体系模型中，进行结构动力学分析。

4)通过结构动力学分析，可以对输电杆塔的结构强度、稳定性等进行评估，进而可以进行台风侵袭的风险评估，并基于评估结果，生成一套建议防护集，发出预报给输电线路维护人员。

综上所述，通过本发明提供的实施例、优选实施例和优选实施方式，可以达到以下有益效果：

一、借助气象部门发布的台风预报，结合成熟的台风风场模型，繁衍求解出台风沿途影响输电线路的风场，弥补了气象部门发布的台风预报数据单一的缺点；

二、不是仅通过指定区域的气象条件进行预报，而是基于气象预报关键参数、结合电网GIS系统、从结构动力学角度对输电线路的安全性进行预警，使预报更具体、更有针对性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。