一种输电通道林火蔓延风险评估方法技术

本发明专利技术提供一种输电通道林火蔓延风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、遥感图像预处理；S102、基于订正遥感图像进行火点、阻隔物像元提取；S103、起火点计算；S104、林火蔓延速度计算；S105、预定义时间长度内燃烧范围估算；S106、受火灾影响输电杆塔集搜索；S107、输电通道林火蔓延风险度评估本发明专利技术通过采集风速风向、地形坡度、植被类型、地面阻隔物等多种数据，建立一种包含林火蔓延条件和火灾引发输电线路跳闸相关因素在内的计算方法，进而实现对输电通道林火蔓延风险评估的计算，可以有效预防并减少电网大面积断电的现象对国民经济造成的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种输电通道林火蔓延风险评估方法
本专利技术涉及电力系统及自动化
，具体涉及一种输电通道林火蔓延风险评估方法。
技术介绍
随着国家电网智能化发展的不断深入，特高压输电网络的大规模建设，以大联网、大容量为标志的规模化、高效率的电网遭遇灾害时，其影响速度快、范围广，且有社会化趋势。林火是造成电网灾害的主要因素之一。电网防林火工作面临的形势越来越严峻，需要从多方面进行电网综合防火，才能真正控制林火对电网的危害，切实提高电网安全运行水平。现有技术中仅依据风向和湿度两类参数对林火行为变化和林火蔓延趋势进行预测性分析计算，或仅依据地形条件和风条件两类参数进行林火燃烧带形状的预测性分析计算，而忽略了火点周边地形、植被的可燃性、河流或公路等林火蔓延隔离物对林火蔓延趋势或蔓延路径造成的影响，而且现有技术仅以林火蔓延范围作为电网损失风险评估参数，没有涉及火焰高度和林火强度与引发线路跳闸的关联关系，但林火燃烧是引起线路跳闸的重要条件却不是充分条件，需要结合其他条件因素综合得到跳闸风险等级。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足提供一种输电通道林火蔓延风险评估方法，综合考虑包括风速风向、地形坡度、植被易燃性、蔓延阻隔因子等多种林火蔓延条件和火灾引发输电线路跳闸相关因素，实现输电通道林火蔓延风险的评估方法。本专利技术的技术方案：一种输电通道林火蔓延风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、遥感图像预处理：接收中分辨率成像光谱仪卫星和美国国家海洋大气局卫星图像数据，对遥感数据进行太阳角高度订正、临边变暗订正和地图投影变换预处理；S102、基于订正遥感图像进行火点、阻隔物像元提取：基于中分辨率成像光谱仪卫星250m分辨率可见光图像1、2波段和500m分辨率近红外图像7波段进行遥感图像融合，利用250m分辨率图像判图提取地物信息，利用500m分辨率图像判图提取火点、阻隔物像元信息；S103、起火点计算：根据步骤S102中得到的火点像元得到火区多边形，将多边形的边缘各点坐标进行加权平均值计算得到起火点坐标P0；S104、林火蔓延速度计算：采用下述公式计算火头蔓延速度VF，式中Kp为火点所在位置植被类型修正系数；Ks为火点所在位置地形坡度修正系数；VW为火点所在位置风速；S105、预定义时间长度内燃烧范围估算:以步骤S103中得到的起火点P0为圆心，Δt*VF为半径，其中Δt为预定义时间长度t/60、VF为P0点林火蔓延速度，得到圆形C0，C0与地物图层中的阻隔物相减计算，得到修正燃烧范围F0，F0与等高线的交点为燃烧临界点集G0，F0与最大坡度值方向的交点沿该点风向移动Δd为下一中心火点P1的位置，其中Δd＝VW*Δt；以P1为圆心，Δt*VF'为半径，其中Δt为预定义时间长度t/60、VF'为P1点林火蔓延速度，得到圆形C1，C1与地物图层中的阻隔物相减计算，得到修正燃烧范围F1，F1与等高线的交点为燃烧临界点集G1，以此类推，直到第t秒,将G0到G60的临界点集连接起来即得到燃烧范围；S106、受火灾影响输电杆塔集搜索：步骤S105计算得到的燃烧范围与输电杆塔分布点图进行相交计算，如果输电杆塔与燃烧范围为在内或在上的拓扑关系，则判断该输电杆塔在林火影响范围内，得到受火灾影响的杆塔集T；S107、输电通道林火蔓延风险度评估计算：对步骤S106中得到的杆塔集T中的每一个杆塔tk进行缓冲计算，得到杆塔周边植被类型集P，选取P中平均高度最高的植被类型Pk，根据Pk中的植被类型取得相应植被的平均高度，取值为hk，lk为杆塔tk的三分之二处杆塔高度；当hk-lk≤5m时，将该杆塔放入四级风险度杆塔集T4中，当5m<hk-lk≤7m时，将该杆塔放入三级风险度杆塔集T3中，当7m<hk-lk≤10m时，将该杆塔放入二级风险度杆塔集T2中，其余杆塔放入一级风险度杆塔集T1中，最终得到的T1、T2、T3和T4分别为风险度为一级、二级、三级、四级的杆塔集。步骤S106中输电杆塔分布点图是通过电网GIS平台或专业电网空间管理平台获取。本专利技术的有益效果在于：1.通过卫星遥感影像提取起火点、阻隔物、植被类型、地形坡度等数据，综合考虑包括风速风向、地形坡度、植被易燃性、蔓延阻隔因子等与火势蔓延相关因子，即可建立林火蔓延计算模型；2.通过专业电网GIS平台获取输电杆塔分布点图，基于杆塔图进行跳闸风险评估计算，可提高风险计算结果精度。附图说明图1是本专利技术的整体流程图；图2为图1中的步骤S105的具体流程图；图3为图1中的步骤S106的具体流程图；图4为图1中的步骤S107的具体流程图；图5为图2中S201的示意图；图6为图2中S204的示意图；图7为图2中S205的示意图；图8为图2中S202、S203的示意图；图9为图2中S206的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明：本专利技术提出一种输电通道林火蔓延风险评估方法，图1为该方法的具体流程图，由图1可知，所述的方法包括：S101：接收MODIS(中分辨率成像光谱仪)和NOAA(美国国家海洋大气局)卫星遥感数据，并对遥感数据进行预处理。本专利技术在具体的实施例里，可通过MODIS(中分辨率成像光谱仪)卫星和NOAA(美国国家海洋大气局)卫星来采集卫星遥感图像，原始图像经分类编辑、质量检验、定标处理、地理定位及计算太阳高度角后得到1B数据集。再对1B数据集进行太阳高度角订正、临边变暗订正、地图投影变换，完成遥感图像预处理。S102：基于订正遥感图像进行火点、阻隔物像元提取。基于步骤S101采集并处理后的遥感图像分别进行火点像元提取和阻隔物(如道路、河流、湖泊)像元提取。具体操作如下：基于MODIS(中分辨率成像光谱仪)250m分辨率可见光图像1、2波段和500m分辨率近红外图像7波段进行遥感图像融合，利用250m分辨率图像判图提取地物信息，利用500m分辨率图像判图提取火点信息；NOAA(美国国家海洋大气局)卫星红外3、4通道图像作为MODIS图像分析的补充，提高全境每日火点监测时间频度。S103：起火点计算。根据步骤S102中得到的火点像元得到火区多边形，将多边形的边缘各点坐标进行加权平均值计算得到起火点坐标P0。S104：林火蔓延速度计算。根据王正非提出的林火蔓延模型进行改正与简化，采用下述公式计算火头蔓延速度，即VF。式中Kp为火点所在位置植被类型修正系数；Ks为火点所在位置地形坡度修正系数；VW为火点所在位置风速。在可燃物类型为草甸、地形为平地时，风力等级为1～12条件下的风速火速对应关系见表1。表1风速火速数据Kp在不同可燃物类型中的修正系数如表2所示。表2火速在不同可燃物类型中的修正系数可燃物类型茅草油松类草甸次生林针叶林修正系数Kp1.31.21.00.70.4Ks在不同坡度条件下的修正系数如表3所示。表3火速在不同坡度条件下中的修正系数坡度范围-42°～-38°-37°～-33°-32°～-28°-27°～-23°-22°～-18°修正系数Ks0.070.130.210.320.46坡度范围-17°～-13°-12°～-8°-7°～-3°-2°～2°3°～7°修正系数Ks0.630.830.901.001.20坡度范围8°～12°13°～17°18°～22°23°～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电通道林火蔓延风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、遥感图像预处理：接收中分辨率成像光谱仪卫星和美国国家海洋大气局卫星图像数据，对遥感数据进行太阳角高度订正、临边变暗订正和地图投影变换预处理；S102、基于订正遥感图像进行火点、阻隔物像元提取：基于中分辨率成像光谱仪卫星250m分辨率可见光图像1、2波段和500m分辨率近红外图像7波段进行遥感图像融合，利用250m分辨率图像判图提取地物信息，利用500m分辨率图像判图提取火点、阻隔物像元信息；S103、起火点计算：根据步骤S102中得到的火点像元得到火区多边形，将多边形的边缘各点坐标进行加权平均值计算得到起火点坐标P0；S104、林火蔓延速度计算：采用下述公式计算火头蔓延速度VF，VF=Kp*Ks14.1895e(0.1547VW)]]>式中Kp为火点所在位置植被类型修正系数；Ks为火点所在位置地形坡度修正系数；VW为火点所在位置风速；S105、预定义时间长度内燃烧范围估算:以步骤S103中得到的起火点P0为圆心，Δt*VF为半径，其中Δt为预定义时间长度t/60、VF为P0点林火蔓延速度，得到圆形C0，C0与地物图层中的阻隔物相减计算，得到修正燃烧范围F0，F0与等高线的交点为燃烧临界点集G0，F0与最大坡度值方向的交点沿该点风向移动Δd为下一中心火点P1的位置，其中Δd＝VW*Δt；以P1为圆心，Δt*VF'为半径，其中Δt为预定义时间长度t/60、VF'为P0点林火蔓延速度，得到圆形C1，C1与地物图层中的阻隔物相减计算，得到修正燃烧范围F1，F1与等高线的交点为燃烧临界点集G1，以此类推，直到第t秒,将G0到G60的临界点集连接起来即得到燃烧范围；S106、受火灾影响输电杆塔集搜索：步骤S105计算得到的燃烧范围与输电杆塔分布点图进行相交计算，如果输电杆塔与燃烧范围为在内或在上的拓扑关系，则判断该输电杆塔在林火影响范围内，得到受火灾影响的杆塔集T；S107、输电通道林火蔓延风险度评估计算：对步骤S106中得到的杆塔集T中的每一个杆塔tk进行缓冲计算，得到杆塔周边植被类型集P，选取P中平均高度最高的植被类型Pk，根据Pk中的植被类型取得相应植被的平均高度，取值为hk，lk为杆塔tk的三分之二处杆塔高度；当hk‑lk≤5m时，将该杆塔放入四级风险度杆塔集T4中，当5m<hk‑lk≤7m时，将该杆塔放入三级风险度杆塔集T3中，当7m<hk‑lk≤10m时，将该杆塔放入二级风险度杆塔集T2中，其余杆塔放入一级风险度杆塔集T1中，最终得到的T1、T2、T3和T4分别为风险度为一级、二级、三级、四级的杆塔集。...

【技术特征摘要】
1.一种输电通道林火蔓延风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、遥感图像预处理：接收中分辨率成像光谱仪卫星和美国国家海洋大气局卫星图像数据，对遥感数据进行太阳角高度订正、临边变暗订正和地图投影变换预处理；S102、基于订正遥感图像进行火点、阻隔物像元提取：基于中分辨率成像光谱仪卫星250m分辨率可见光图像1、2波段和500m分辨率近红外图像7波段进行遥感图像融合，利用250m分辨率图像判图提取地物信息，利用500m分辨率图像判图提取火点、阻隔物像元信息；S103、起火点计算：根据步骤S102中得到的火点像元得到火区多边形，将多边形的边缘各点坐标进行加权平均值计算得到起火点坐标P0；S104、林火蔓延速度计算：采用下述公式计算火头蔓延速度VF，式中Kp为火点所在位置植被类型修正系数；Ks为火点所在位置地形坡度修正系数；VW为火点所在位置风速；S105、预定义时间长度内燃烧范围估算:以步骤S103中得到的起火点P0为圆心，Δt*VF为半径，其中Δt为预定义时间长度t/60、VF为P0点林火蔓延速度，得到圆形C0，C0与地物图层中的阻隔物相减计算，得到修正燃烧范围F0，F0与等高线的交点为燃烧临界点集G0，F0与最大坡度值方向的交点沿该点风向移动Δd为下一中心火点P1的位置，其中Δd＝VW*Δt；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮羚，吴琼，陈孝明，王毅，黄俊杰，郝艳军，熊宇，张浩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司电力科学研究院，北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11