输电线路关联天气因素数据网格化处理方法、装置及系统与流程
本发明属于调度自动化系统中极端天气灾害对电网安全运行的分析评估与控制技术领域，更准确地说，本发明涉及一种适用于极端天气灾害下电网风险评估与预防控制的输电线路关联天气因素数据网格化处理方法、装置及系统。
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天气灾害的影响和破坏，极端天气灾害给电网安全稳定运行带来越来越严峻的考验。极端天气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，加强研究极端天气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。
由于极端天气灾害发生在一定的地理位置或范围内，要研究极端天气灾害对输电线路的影响，首先要确定线路所遭受的极端天气灾害情况。因此，获取线路关联气象要素数据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气象要素数据没有统一处理，无法确定输电线路的准确气象要素情况，，因而无法为研究极端天气灾害下电网风险评估与预防控制决策技术提供输电线路关联气象要素的数据基础。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的不足，针对调度自动化系统从外部接入的气象要素数据数量大，确定输电线路关联气象要素数据困难，多个分析应用重复计算输电线路关联气象要素数据等问题，本发明提供一种输电线路关联气象要素数据网格化处理方法、装置及系统，该方法对给定区域进行网格化处理，建立地理网格模型；基于地理网格模型及输电线路的杆塔位置，确定输电线路所经过的格点集合；基于地理网格模型及气象测点的地理位置，确定格点关联的气象测点，确定格点与气象测点的气象要素数值关系；使用气象测点的测量值及区域天气预报数据对网格模型中的所有格点进行赋值；依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对输电线路运行影响最大的气象要素数据，作为输电线路的关联气象要素数据。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种输电线路关联天气因素数据网格化处理方法，包括：
获取设定研究范围的地理网格模型；
基于所述地理网格模型及输电线路中的杆塔的地理位置，分别针对各个输电线路确定出由该输电线路经过的格点组成的格点集合；
根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定出各输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值；
基于各个格点的气象要素候选值、气象测点测量数据和区域天气预报数据，确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值；
针对各输电线路，从输电线路所经过的格点集合中，依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对各输电线路运行影响最大的气象要素值，作为各输电线路的关联气象要素值。
优选地，所述基于所述地理网格模型及输电线路中的线路杆塔的地理位置，确定由输电线路经过的格点组成的格点集合，具体包括：
将该输电线路中的杆塔按照位置序号升序排列；
判断出输电线路所经过的格点；
基于输电线路经过的格点和杆塔所在的格点确定输电线路经过的格点集合。
优选地，所述判断出输电线路所经过的格点，具体为：
以输电线路中序号相邻的杆塔为端点形成直线线段，当该直线线段与格点的边线段满足公式(1)，则判定输电线路经过该格点；所述公式(1)为：
式中，
优选地，两条线段的相交状态通过公式(2)判断，所述公式(2)具体为：
式中，
mult(p1,p2,p3)=(j1-j3)×(w2-w3)-(j2-j3)×(w1-w3)(3)
式中，p1表示经度为j1维度为w1的点；p2表示经度为j2维度为w2的点；p3表示经度为j3维度为w3的点。
优选地，所述根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值中，包括：
当气象测点与格点的距离小于其有效测量范围，则该气象测点测量的气象要素数据对该格点有效，其中，气象测点与格点间的距离的计算公式为：
式中，gi(ji，wi)表示中心点经度为ji维度为wi的格点；wn(jn，wn)表示经度为jn维度为wn的气象测点；d(gi(ji，wi)，wn(jn，wn))表示格点gi(ji，wi)与气象测点wn(jn，wn)之间的距离；r表示地球的半径；π表示圆周率。
优选地，所述根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值中，还包括：
对于气象测点有效测量范围内格点的降雨量、湿度、和风速均使用该气象测点的测量值作为其对应格点气象要素候选值；
对于气象测点测量的气压值，气象测点所在格点使用其测量值作为该格点的候选气压值，该气象测点有效测量范围内的其他格点根据公式(5)确定格点的候选气压值；所述公式(5)具体为：
式中，
对于气象测点测量的温度值，气象测点所在格点使用其温度测量值作为该格点的候选温度值，该气象测点有效测量范围内的其他格点根据公式(6)确定格点的候选温度值；
所述公式(6)具体为：
其中，
优选地，所述基于各个格点的气象要素候选值、气象测点测量数据和区域天气预报数据，确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值，具体包括：
对地理网格信息模型中所有格点的气象要素进行初始化；
基于所得到的各个格点的气象要素候选值，对所有气象测点有效测量范围内的格点气象要素进行赋值；如果一个格点在多个气象测点的有效测量范围内，则根据多个气象测点的气象要素候选值中的最大值和最小值确定该格点的气象要素有效数值区间；对不在任何一个气象测点有效测量范围内的格点，根据该格点所属区域，基于气象台最新时刻的区域天气预报信息对其气象要素进行赋值，确定出地理网格模型中所有格点的气象要素数值。
优选地，所述针对各输电线路，从输电线路所经过的格点集合中，依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对各输电线路运行影响最大的气象要素值，作为各输电线路的关联气象要素值，具体包括：
针对各条输电线路，选取输电线路经过网格中温度、气压的最高值和最低值作为该线路的关联温度值和气压值；选取线路经过网格中降雨量、风速、湿度的最大值作为该线路的关联的降雨量、风速、湿度值。
第二方面，本发明提供了一种输电线路关联天气因素数据网格化处理装置，包括：
获取模块，用于获取设定研究范围的地理网格模型；
格点集合确定模块，用于基于所述地理网格模型及输电线路中的杆塔的地理位置，分别针对各个输电线路确定出由该输电线路经过的格点组成的格点集合；
第一气象要素数值确定模块，用于根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定出各输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值；
第二气象要素数值确定模块，用于基于各个格点的气象要素候选值、气象测点测量数据和区域天气预报数据，确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值；
输电线路的关联气象要素值确定模块，用于针对各输电线路，从输电线路所经过的格点集合中，依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对各输电线路运行影响最大的气象要素值，作为各输电线路的关联气象要素值。
优选地，所述格点集合确定模块中的基于所述地理网格模型及输电线路中的线路杆塔的地理位置，确定由输电线路经过的格点组成的格点集合，具体包括：
将该输电线路中的杆塔按照位置序号升序排列；
判断出输电线路所经过的格点；
基于输电线路经过的格点和杆塔所在的格点确定输电线路经过的格点集合。
优选地，所述判断出输电线路所经过的格点，具体为：
以输电线路中序号相邻的杆塔为端点形成直线线段，当该直线线段与格点的边线段满足公式(1)，则判定输电线路经过该格点；所述公式(1)为：
式中，
优选地，两条线段的相交状态通过公式(2)判断，所述公式(2)具体为：
式中，
mult(p1,p2,p3)=(j1-j3)×(w2-w3)-(j2-j3)×(w1-w3)(3)
式中，p1表示经度为j1维度为w1的点；p2表示经度为j2维度为w2的点；p3表示经度为j3维度为w3的点。
优选地，所述第一气象要素数值确定模块中的根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值中，包括：
当气象测点与格点的距离小于其有效测量范围，则该气象测点测量的气象要素数据对该格点有效，其中，气象测点与格点间的距离的计算公式为：
式中，gi(jl，wi)表示中心点经度为ji维度为wi的格点；wn(jn，wn)表示经度为jn维度为wn的气象测点；d(gi(ji，wi)，wn(jn，wn))表示格点gi(ji，wi)与气象测点wn(jn，wn)之间的距离；r表示地球的半径；π表示圆周率。
优选地，所述第一气象要素数值确定模块中的根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值中，还包括：
对于气象测点有效测量范围内格点的降雨量、湿度、和风速均使用该气象测点的测量值作为其对应格点气象要素候选值；
对于气象测点测量的气压值，气象测点所在格点使用其测量值作为该格点的候选气压值，该气象测点有效测量范围内的其他格点根据公式(5)确定格点的候选气压值；所述公式(5)具体为：
式中，
对于气象测点测量的温度值，气象测点所在格点使用其温度测量值作为该格点的候选温度值，该气象测点有效测量范围内的其他格点根据公式(6)确定格点的候选温度值；
所述公式(6)具体为：
其中，
优选地，所述第二气象要素数值确定模块中的基于各个格点的气象要素候选值、气象测点测量数据和区域天气预报数据，确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值，具体包括：
对地理网格信息模型中所有格点的气象要素进行初始化；
基于所得到的各个格点的气象要素候选值，对所有气象测点有效测量范围内的格点气象要素进行赋值；如果一个格点在多个气象测点的有效测量范围内，则根据多个气象测点的气象要素候选值中的最大值和最小值确定该格点的气象要素有效数值区间；对不在任何一个气象测点有效测量范围内的格点，根据该格点所属区域，基于气象台最新时刻的区域天气预报信息对其气象要素进行赋值，确定出地理网格模型中所有格点的气象要素数值。
优选地，所述输电线路的关联气象要素数据确定模块中的针对各输电线路，从输电线路所经过的格点集合中，依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对各输电线路运行影响最大的气象要素值，作为各输电线路的关联气象要素值，具体包括：
针对各条输电线路，选取输电线路经过网格中温度、气压的最高值和最低值作为该线路的关联温度值和气压值；选取线路经过网格中降雨量、风速、湿度的最大值作为该线路的关联的降雨量、风速、湿度值。
第三方面，本发明提供了一种输电线路关联天气因素数据网格化处理系统，包括：
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1～8中任一项所述的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出的一种输电线路关联气象要素数据网格化处理方法、装置及系统，能够被应用于调度自动化系统中极端天气灾害对电网安全运行的评估分析。本发明主要对给定电网区域进行地理位置网格化处理，建立地理网格模型，再基于所述地理网格模型及输电线路的杆塔位置，确定输电线路所经过的格点集合；在此基础上基于地理网格模型及气象测点的地理位置、气象测点的气象要素测量值及区域天气预报数据确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值；依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对输电线路运行影响最大的气象要素数据作为输电线路的关联关键气象要素数据。本发明中的输电线路关联气象要素数据网格化处理方法，通过将气象要素数据关联到格点，提高了输电线路关联气象要素数据的获取效率。
附图说明
图1为本发明一种实施例的输电线路关联气象要素数据网格化处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
参照图1，本发明实施例中提供了一种输电线路关联气象要素数据网格化处理方法，包括：
获取设定研究范围的地理网格模型；
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述地理网格模型是根据指定经纬度范围的研究区域及网格化精度要求建立的；所述地理网络模型的建立采用的是现有技术，因此，本申请中不做过多的赘述；
基于所述地理网格模型及输电线路中的杆塔的地理位置，分别针对各个输电线路确定出由该输电线路经过的格点组成的格点集合，作为该输电线路气象要素数据的研究区域，具体包含以下步骤：
将该输电线路的杆塔按照位置序号升序排列；
判断出输电线路所经过的格点；
基于输电线路经过的格点和杆塔所在的格点确定输电线路经过的格点集合；
其中，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述判断出输电线路所经过的格点，具体包括以下子步骤：
以输电线路中序号相邻的杆塔为端点形成直线线段，通过该线段与格点的边线段是否满足公式(1)判断输电线路是否经过格点：
以输电线路中序号相邻的杆塔为端点形成直线线段，当该直线线段与格点的边线段满
足公式(1)，则判定输电线路经过该格点；所述公式(1)为：
式中，
优选地，两条线段的相交状态通过公式(2)判断，所述公式(2)具体为：
mult(p1,p2,p3)=(j1-j3)×(w2-w3)-(j2-j3)×(w1-w3)(3)
其中，p1表示经度为j1维度为w1的点；p2表示经度为j2维度为w2的点；p3表示经度为j3维度为w3的点；
根据格点和气象测点(比如可以是自动气象站)的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定出各输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值(即根据格点和气象测点的地理信息以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定输电线路研究区域内格点的气象要素与关联气象测点采集气象要素的数值关系)；在本发明实施例的一种具体实施方式中，包括以下子步骤：
当气象测点与格点的距离小于其有效测量范围，则该气象测点测量的气象要素数据对该格点有效，其中气象测点与格点间的距离的计算公式为：
其中gi(ji，wi)表示中心点经度为ji维度为wi的格点；wn(jn，wn)表示经度为jn维度为wn的气象测点；d(gi(ji，wi)，wn(jn，wn))表示格点gi(ji，wi)与气象测点wn(jn，wn)之间的距离；r表示地球的半径；π表示圆周率。
对于气象测点有效测量范围内格点的降雨量、湿度和风速均使用该气象测点的测量值作为其对应气象要素的候选值；
对于气象测点测量的气压值，气象测点所在格点使用其测量值作为该格点的候选气压值，该气象测点有效测量范围内的其他格点根据公式(5)确定该格点的候选气压值；所述公式(5)具体为：
对于气象测点测量的温度值，气象测点所在格点使用其温度测量值作为该格点的候选温度值，该气象测点有效测量范围内的其他格点根据公式(6)确定该格点的候选温度值：所述公式(6)具体为：
其中，
基于各个格点的气象要素候选值、气象测点测量数据和区域天气预报数据，确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值，在本发明实施例的一种具体实施方式中，具体包含以下子步骤：
对地理网格信息模型中所有格点的气象要素进行初始化；
基于所得到的各个格点的气象要素候选值和气象测点的气象要素测量值的数值关系，对所有气象测点有效测量范围内的格点气象要素进行赋值；如果一个格点在多个气象测点的有效测量范围内，则根据多个气象测点的气象要素候选值中的最大值和最小值确定该格点的气象要素有效数值区间；对不在任何一个气象测点有效测量范围内的格点，根据该格点所属区域，基于气象台的最新时刻区域天气预报信息对其气象要素进行赋值，确定出所有格点的气象要素数值。
针对各输电线路，从输电线路所经过的格点集合中，依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对各输电线路运行影响最大的气象要素值，作为各输电线路的关联气象要素值，具体做法是：
针对各条输电线路，选取线路经过网格中温度、气压的最高值和最低值作为该线路的关联温度值和气压值；选取线路经过网格中降雨量、风速、湿度的最大值作为该线路的关联的降雨量、风速、湿度值。
实施例2
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例提供了一种输电线路关联天气因素数据网格化处理装置，包括：
获取模块，用于获取设定研究范围的地理网格模型；
格点集合确定模块，用于基于所述地理网格模型及输电线路中的杆塔的地理位置，分别针对各个输电线路确定出由该输电线路经过的格点组成的格点集合；
第一气象要素数值确定模块，用于根据格点和气象测点的地理位置以及气象测点各类气象要素的有效测量范围，确定出各输电线路在气象测点各类气象要素的有效测量范围内各个格点的气象要素候选值；
第二气象要素数值确定模块，用于基于各个格点的气象要素候选值、气象测点测量数据和区域天气预报数据，确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值；
输电线路的关联气象要素值确定模块，用于针对各输电线路，从输电线路所经过的格点集合中，依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对各输电线路运行影响最大的气象要素值，作为各输电线路的关联气象要素值。
其余均与实施例1相同。
实施例3
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种输电线路关联天气因素数据网格化处理系统，包括：
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1～8中任一项所述的步骤。
其余均与实施例1相同。
综上所述：
本发明提出的一种输电线路关联气象要素数据网格化处理方法、装置及系统，能够被应用于调度自动化系统中极端天气灾害对电网安全运行的评估分析。本发明主要对给定电网区域进行地理位置网格化处理，建立地理网格模型，再基于所述地理网格模型及输电线路的杆塔位置，确定输电线路所经过的格点集合；在此基础上基于地理网格模型及气象测点的地理位置、气象测点的气象要素测量值及区域天气预报数据确定地理网格模型中所有格点的气象要素数值；依据气象要素对输电线路影响的原则，选取对输电线路运行影响最大的气象要素数据作为输电线路的关联关键气象要素数据。本发明中的输电线路关联气象要素数据网格化处理方法，通过将气象要素数据关联到格点，提高了输电线路关联气象要素数据的获取效率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
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