基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统，该方法包括：计算变电站的集水面积：以待预测的变电站为中心，计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，作为变电站的集水面积；计算变电站的集水系数；计算变电站的排水能力：获取集水区域内积水水位的下降速率，作为变电站的排水能力；计算变电站的积水淹没水深：根据变电站的降水量、集水面积、集水系数、排水能力以及实况的积水深度，计算得到变电站未来几小时的积水淹没水深。本发明专利技术可用于变电站的暴雨淹没的短临预警。临预警。临预警。

【技术实现步骤摘要】
基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及电网设备的灾害预警
，尤其涉及一种基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统。

技术介绍

[0002]准确的暴雨淹没预测是变电站防灾减灾的第一道防线。在全球变暖的背景下，短时暴雨变得频发，并造成严重的社会影响。
[0003]目前，在短时暴雨预测方面已有很多成熟的方法。在淹没预测方面，以往的模型主要是针对城市积水内涝开展预测，模型分辨率常为几十乃至几百公里，预测模型考虑了面雨量、地形梯度造成的漫流以及大型泵站和河网的排水功能。但该类模型以单点代表大范围区域，颗粒度粗，且精细化降水、管网等监测信息常难以获取，无法用于变电站积水淹没预测。同时，同时该类模型过程复杂，计算效率低，常难以用于短临预警中。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统，用以解决现有淹没预测模型分辨率较低，无法适用于变电站淹没及短临预警的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法，包括以下步骤：
[0007]计算变电站的集水面积：以待预测的变电站为中心，计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，作为变电站的集水面积；
[0008]计算变电站的集水系数，公式如下：
[0009][0010]式中：λ为平均集水系数，H为变电站实况的积水深度，单位为毫米；S为变电站的面积，单位为平方米；s为集水面积，单位为平方米；h为变电站的降水量，单位为毫米；
[0011]计算变电站的排水能力：获取集水区域内积水水位的下降速率，作为变电站的排水能力；
[0012]计算变电站的积水淹没水深：根据变电站的降水量、集水面积、集水系数、排水能力以及实况的积水深度，计算得到变电站未来几小时的积水淹没水深。
[0013]优选地，计算变电站集水系数后，还包括，从依据变电站的降水量的实时变化过程，与设定阈值比对筛选出多次有效降水过程，计算每一次有效降水过程中的集水系数，取多次有效降水过程的集水系数的平均值得到变电站的平均集水系数。
[0014]优选地，计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，包括：获取所需要预测的变电站经纬度坐标信息，利用小尺度分辨率的地形高程数据，以变电站所处坐标为中心，周围坡面的围合面积作为集水区域，集水区域：东边界为变电站水平以东方向坡度向西的边界，西边界为变电站水平以西方向坡度向东的边界，南边界为变电站水平以南方向坡度向
北的边界，北边界为变电站水平以北方向坡度向南的边界，东
‑
西
‑
南
‑
北边界所围成的面积即为集水区域，集水区域的面积为变电站集水面积。
[0015]优选地，变电站的降水量，通过获取降水监测数据集获得自动气象监测站的经纬度坐标，计算变电站坐标与自动气象监测站坐标之间的距离，并筛选获得距离变电站最近的自动气象监测站，以最近的自动气象监测站的降水量监测的降水量值作为变电站的同时刻降水量。
[0016]优选地，变电站的积水淹没水深，计算公式如下：
[0017]H＝H0+P
r
×
S
×
λ/s+P
r
‑
X
[0018]式中：P
r
为预测的降水量，H0为当前时刻监测到的水深，S为变电站的面积，单位为平方米；s为集水面积，单位为平方米；X为排水能力，单位为毫米/小时；λ为平均集水系数。
[0019]本专利技术还提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术的基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统，可基于实况监测和降水短临预测(例如未来3小时)的变电站淹没预警方法及系统，依据变电站所处经纬度坐标，利用高精度地形高程数据集，分析变电站周围集水面积，结合历史淹没过程及实况降水量，获取变电站集水能力，最后以可以以未来几小时(例如未来3小时)降水短临预测以及实况积水深度为输入，得到特定变电站未来几小时(例如未来3小时)淹没水深的变化。该方法计算效率高效，且可结合各个变电站集水和排水特点，能够满足并应用于变电站淹没预警的要求。
[0022]本专利技术的基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法及系统，原理清晰、操作简便、计算高效、适用性强，可快速得到变电站淹没水深；可针对特定变电站计算参数，便于建模过程及参数优化；在现有气象预报的基础上，淹没预测的更新频率可以达逐小时或逐三小时更新，对易淹没的变电站及时采取防淹没措施具有较强指导意见。
[0023]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0024]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0025]图1是本专利技术优选实施:1的基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法的流程示意图；
[0026]图2是本专利技术优选实施例2的变电站及周边坡向的地形示意图；
[0027]图3是本专利技术优选实施例3的5月29
‑
30日监测水位、降水量演变曲线的示意图。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0029]实施例1：
[0030]图1是本实施例中的基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法，包括以下步骤：
[0031]S1:计算变电站的集水面积：以待预测的变电站为中心，计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，作为变电站的集水面积。实施时：计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，可包括：获取所需要预测的变电站经纬度坐标信息，利用小尺度分辨率(如30米级) 的地形高程数据、计算变电站及周边区域坡向数据。坡向定义为坡面法线在水平面上的投影的方向(也可以通俗理解为由高及低的方向)，坡向以度为单位按顺时针方向进行测量，角度范围介于0度(正北)到360度(仍是正北，循环一周)之间。坡向的计算可在ArcGIS使用 3D数据分析工具中完成。以变电站所处坐标为中心，周围坡面的围合面积作为集水区域，集水区域：东边界为变电站水平以东方向坡度向西的边界，西边界为变电站水平以西方向坡度向东的边界，南边界为变电站水平以南方向坡度向北的边界，北边界为变电站水平以北方向坡度向南的边界，东
‑
西
‑
南
‑
北边界所围成的面积即为集水区域，集水区域的面积为变电站集水面积。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法，其特征在于，包括以下步骤：计算变电站的集水面积：以待预测的变电站为中心，计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，作为变电站的集水面积；计算变电站的集水系数，公式如下：式中：λ为平均集水系数，H为变电站实况的积水深度，单位为毫米；S为变电站的面积，单位为平方米；s为集水面积，单位为平方米；h为变电站的降水量，单位为毫米；计算变电站的排水能力：获取集水区域内积水水位的下降速率，作为变电站的排水能力；计算变电站的积水淹没水深：根据变电站的降水量、集水面积、集水系数、排水能力以及实况的积水深度，计算得到变电站未来几小时的积水淹没水深。2.根据权利要求1所述的基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法，其特征在于，计算变电站集水系数后，还包括，从依据变电站的降水量的实时变化过程，与设定阈值比对筛选出多次有效降水过程，计算每一次有效降水过程中的集水系数，取多次有效降水过程的集水系数的平均值得到变电站的平均集水系数。3.根据权利要求1所述的基于实况监测和降水短临预测的变电站淹没预警方法，其特征在于，所述计算变电站周围坡面的围合的集水区域的面积，包括：获取所需要预测的变电站经纬度坐标信息，利用小尺度分辨率的地形高程数据，以变电站所处坐标为中心，周围坡面的围合面积作为集水区域，所述集水区域：东边界为变电站水平以东方向坡度向西的边界，西边界为变电站水平以西方向坡度向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，徐勋建，郭俊，冯涛，蔡泽林，李丽，黄金海，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：