一种基于气象数据的输电线路监测布置设计方法及系统与流程

本发明涉及架空输电线路气象监测领域，具体涉及一种基于气象数据的输电线路监测布置设计方法及系统。

背景技术：

1、输电线路气象监测主要是利用气象监测装置，对架空输电线路走廊的微气象数据进行测量，其监测气象参数主要包括风速、风向、温度、湿度。由于监测装置的布置、维护和数据收集所产生的费用较高，在实际气象监测中，很难对输电线路中各输电塔均进行气象监测。除此之外，输电线路跨度较大，处不同地形下的输电塔的气象数据具有较强的独立性，因此采用合适的气象监测测点布置方案，尽可能利用有限监测点以实现输电线路的全面气象监测是极为重要的。

2、在现有相关标准中主要对输电线路气象监测装置的组成、功能要求、技术要求及试验检验方法进行了规范，但尚未对气象监测装置的布局原则及数据处理方法等方面的内容进行规定。

3、目前，对于输电线路气象监测测点布置，主要根据线路空间分布，在固定间距布置测点，未考虑局部气候特性的影响，导致布置测点不能对输电线路进行全面气象监测。

技术实现思路

1、为了解决由于监测装置的布置、维护和数据收集所产生的费用较高，在实际气象监测中，很难对输电线路中各输电塔均进行气象监测的问题，本发明提出了一种基于气象数据的输电线路监测布置设计方法，包括：

2、基于设定时段内的气象数据采用插值法计算目标输电线路上各输电塔处的气象数据；

3、根据各输电塔处的气象数据和目标输电线路历史故障信息台账，确定线路发生设定现象的发生概率；

4、基于所述线路发生设定现象的发生概率和输电线路电压等级，确定各输电塔布置监测点的重要性系数；

5、根据重要性系数确定输电线路监测点布置方案；

6、其中，设定现象包括下述中的任意两种或多种：微风振动、舞动、覆冰、风偏现象。

7、可选的，所述基于设定时段内的气象数据采用插值法计算目标输电线路上各输电塔处的气象数据，包括：

8、基于采集气象数据的气象站距离输电塔空间距离和地形高程起伏变化因子，采用插值法对平均风速/极大风速数据进行插值，得到平均风速/极大风速插值数据；

9、基于输电塔距离气象站的空间距离、气象数据中的温度数据、湿度数据采用插值法，得到温度插值数据和湿度插值数据；

10、基于所述气象数据结合所述平均风速/极大风速插值数据、温度插值数据和湿度插值数据得到各输电塔处的气象数据。

11、可选的，所述根据各输电塔处的气象数据和目标输电线路历史故障信息台账，确定线路发生设定现象的发生概率，包括：

12、基于各输电塔处的气象信息，利用设定现象发生所具备的气象条件，确定在设定时段内符合各设定现象的频次；

13、由所述各设定现象的频次之和作为总样本个数；

14、由各设定现象的频次与所述总样本个数的比值，得到发生各设定现象的概率。

15、可选的，所述基于所述线路发生设定现象的发生概率和输电线路电压等级，确定各输电塔布置监测点的重要性系数，包括：

16、根据所述线路发生设定现象的发生概率和各设定现象分项系数，计算气象灾害系数；

17、根据目标输电线路历史故障台账和输电线路电压等级，计算输电线路结构重要性系数和历史故障系数；

18、由所述气象灾害系数、输电线路结构重要性系数和历史故障系数的乘积得到各输电塔布置监测点的重要性系数。

19、可选的，所述根据所述线路发生设定现象的发生概率和各设定现象分项系数，计算气象灾害系数，包括：

20、基于所述线路发生设定现象的发生概率乘以各自的分项系数之和，得到输电塔气象系数；

21、由所述输电塔气象系数与目标输电线路上所有输电塔气象系数最大值的比值作为气象灾害系数。

22、可选的，所述根据目标输电线路历史故障台账和输电线路电压等级，计算输电线路结构重要性系数和历史故障系数，包括：

23、由输电线路电压等级系数和预先设置的提高系数确定输电线路结构重要性系数；

24、由设定时段内目标输电线路上所有输电塔历史发生故障次数确定历史故障系数。

25、可选的，所述输电线路结构重要性系数按下式计算：

26、r2＝1+u*σ

27、式中，r2为输电线路结构重要性系数，u为输电线路电压等级系数，σ为提高系数。

28、可选的，所述历史故障系数按下式计算：

29、

30、式中，r3为历史故障系数，si为输电塔历史发生故障次数，t为目标输电线路上输电塔数量，i为目标输电线路上输电塔编号。

31、可选的，所述基于采集气象数据的气象站距离输电塔空间距离和地形高程起伏变化因子，采用插值法对平均风速/极大风速数据进行插值，得到平均风速/极大风速插值数据，包括：

32、根据气象信息中的气象站的经纬度坐标和杆塔的经纬度坐标，计算输电塔距离气象站的空间距离；

33、根据气象站距离输电塔的距离和gis数据分辨率进行分段，并以节点作为相邻两端之间的分割点；

34、由气象站距离输电塔之间的相邻两节点之间的高程之差的和作为高程起伏变化因子；

35、根据空间距离和高程起伏变化因子，计算各气象站对于输电塔的权重系数；

36、根据气象站对应权重系数和气象站风速数据计算输电塔处平均风速/极大风速；

37、根据各气象站点权重系数，风速大小和对应风向，确定插值输电塔点的风向信息；

38、其中，所述平均风速/极大风速插值数据包括：输电塔处平均风速/极大风速和风向信息。

39、可选的，所述根据重要性系数确定输电线路监测点布置方案，包括：

40、基于输电线路各输电塔位置关系，对密集区域且重要性系数均较高的区域，减少监测点数量；

41、对于重要性系数较低，且周边无测点布置的区域，进行测点布置。

42、再一方面本发明还提供了一种基于气象数据的输电线路监测布置设计系统，包括：

43、数据处理模块，用于基于设定时段内的气象数据采用插值法计算目标输电线路上各输电塔处的气象数据；

44、概率统计模块，用于根据各输电塔处的气象数据和目标输电线路历史故障信息台账，确定线路发生设定现象的发生概率；

45、系数计算模块，用于基于所述线路发生设定现象的发生概率和输电线路电压等级，确定各输电塔布置监测点的重要性系数；

46、测点布置模块，用于根据重要性系数确定输电线路监测点布置方案；

47、其中，设定现象包括下述中的任意两种或多种：微风振动、舞动、覆冰、风偏现象。

48、可选的，数据处理模块具体用于：

49、基于采集气象数据的气象站距离输电塔空间距离和地形高程起伏变化因子，采用插值法对平均风速/极大风速数据进行插值，得到平均风速/极大风速插值数据；

50、基于输电塔距离气象站的空间距离、气象数据中的温度数据、湿度数据采用插值法，得到温度插值数据和湿度插值数据；

51、基于所述气象数据结合所述平均风速/极大风速插值数据、温度插值数据和湿度插值数据得到各输电塔处的气象数据。

52、可选的，概率统计模块具体用于：

53、基于各输电塔处的气象信息，利用设定现象发生所具备的气象条件，确定在设定时段内符合各设定现象的频次；

54、由所述各设定现象的频次之和作为总样本个数；

55、由各设定现象的频次与所述总样本个数的比值，得到发生各设定现象的概率。

56、可选的，系数计算模块包括：

57、第一系数计算子模块，用于根据所述线路发生设定现象的发生概率和各设定现象分项系数，计算气象灾害系数；

58、第二系数计算子模块，根据目标输电线路历史故障台账和输电线路电压等级，计算输电线路结构重要性系数和历史故障系数；

59、第三系数计算子模块，由所述气象灾害系数、输电线路结构重要性系数和历史故障系数的乘积得到各输电塔布置监测点的重要性系数。

60、可选的，第一系数计算子模块具体用于：

61、基于所述线路发生设定现象的发生概率乘以各自的分项系数之和，得到输电塔气象系数；

62、由所述输电塔气象系数与目标输电线路上所有输电塔气象系数最大值的比值作为气象灾害系数。

63、可选的，第二系数计算子模块具体用于：

64、由输电线路电压等级系数和预先设置的提高系数确定输电线路结构重要性系数；

65、由设定时段内目标输电线路上所有输电塔历史发生故障次数确定历史故障系数。

66、可选的，第二系数计算子模块按下式计算输电线路结构重要性系数：

67、r2＝1+u*σ

68、式中，r2为输电线路结构重要性系数，u为输电线路电压等级系数，σ为提高系数。

69、可选的，第二系数计算子模块按下式计算历史故障系数：

70、

71、式中，r3为历史故障系数，si为输电塔历史发生故障次数，t为目标输电线路上输电塔数量，i为目标输电线路上输电塔编号。

72、可选的，数据处理模块中基于采集气象数据的气象站距离输电塔空间距离和地形高程起伏变化因子，采用插值法对平均风速/极大风速数据进行插值，得到平均风速/极大风速插值数据的具体实现步骤包括：

73、根据气象信息中的气象站的经纬度坐标和杆塔的经纬度坐标，计算输电塔距离气象站的空间距离；

74、根据气象站距离输电塔的距离和gis数据分辨率进行分段，并以节点作为相邻两端之间的分割点；

75、由气象站距离输电塔之间的相邻两节点之间的高程之差的和作为高程起伏变化因子；

76、根据空间距离和高程起伏变化因子，计算各气象站对于输电塔的权重系数；

77、根据气象站对应权重系数和气象站风速数据计算输电塔处平均风速/极大风速；

78、根据各气象站点权重系数，风速大小和对应风向，确定插值输电塔点的风向信息；

79、其中，所述平均风速/极大风速插值数据包括：输电塔处平均风速/极大风速和风向信息。

80、再一方面，本技术还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

81、处理器，用于执行一个或多个程序；

82、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的一种基于气象数据的输电线路监测布置设计方法。

83、再一方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的一种基于气象数据的输电线路监测布置设计方法。

84、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

85、本发明提供了一种基于气象数据的输电线路监测布置设计方法，包括基于设定时段内的气象数据采用插值法计算目标输电线路上各输电塔处的气象数据；根据各输电塔处的气象数据和目标输电线路历史故障信息台账，确定线路发生设定现象的发生概率；基于所述线路发生设定现象的发生概率和输电线路电压等级，确定各输电塔布置监测点的重要性系数；根据重要性系数确定输电线路监测点布置方案；其中，设定现象包括下述中的任意两种或多种：微风振动、舞动、覆冰、风偏现象。本发明通过确定线路发生设定现象的发生概率，量化计算了输电线路各输电塔布置气象监测点的重要性程度，为输电线路监测点布置提供了依据，进而实现了在故障高发区域的密集监测和故障低发区域的宽疏监测，为线路灾害的准确预测，灾后反演提供基础，避免了故障低发区域大量布设测点造成的资源浪费问题。