一种电网气象灾害监测预警系统及其预警方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电网气象灾害监测预警系统及其预警方法，它包括预警主系统、电力调度中心和应急管控中心预警主系统包括风速风向监测子系统、降雨量监测子系统、温湿度监测子系统、云图监测子系统、台风监测预警子系统、雷电定位监测子系统、地理信息子系统、气象预报子系统、超声波气象站、微气象在线监测子系统、GIS数据库服务器、气象数据接收服务器、数据采集服务器和数据库；本发明专利技术具有结构合理、提高电网供电可靠性、提升电网防灾抗灾能力、多种气象预警模型的优点。气象预警模型的优点。气象预警模型的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电网气象灾害监测预警系统及其预警方法


[0001]本专利技术属于电网预警监测
，具体涉及一种电网气象灾害监测预警系统及其预警方法。

技术介绍

[0002]电力行业是气象高敏感性和高需求性行业，其生产、建设、运营受环境气象因素影响极大，近年来，各种因素造成台风、强对流、大雾、高低温等天气现象异常多发，较之以往气象灾害愈加频繁，随着全球气候的不断变暖、异常气象灾害的增多以及电网规模的不断扩大，气象灾害对电网影响的频度和程度还会继续增加，对电网安全生产带来了巨大压力；因此，提供一种结构合理、提高电网供电可靠性、提升电网防灾抗灾能力、多种气象预警模型的一种电网气象灾害监测预警系统及其预警方法是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构合理、提高电网供电可靠性、提升电网防灾抗灾能力、多种气象预警模型的一种电网气象灾害监测预警系统及其预警方法。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：一种电网气象灾害监测预警系统，它包括预警主系统、电力调度中心和应急管控中心，所述的预警主系统包括风速风向监测子系统、降雨量监测子系统、温湿度监测子系统、云图监测子系统、台风监测预警子系统、雷电定位监测子系统、地理信息子系统、气象预报子系统、超声波气象站、微气象在线监测子系统、GIS数据库服务器、气象数据接收服务器、数据采集服务器和数据库。
[0005]所述的预警主系统通过通信网络与电力调度中心通信连接，所述的电力调度中心与应急管控中心连接。
[0006]所述的通信网络采用WIFI+4G/5G+光纤的混合通信方式。
[0007]所述的风速风向监测子系统采用超声波风速风向采集技术采集电网灾害气象的风速风向数据，具体为：超声波传感器由分布在同一水平面上，沿圆周均匀分布的4个超声波变换器组成，通过测量在东西和南北方向的超声波正向和逆向传输时间，计算出风速和风向；首先探头1作为发射探头，探头2作为接收探头，通过测量得到一个时间；然后探头2作为发射探头，探头1作为接收探头，得到相对方向上的另一个时间，设南北或东西两超声收发器的距离为d，顺风传输时间为t
12
，逆风传输时间为t
21
，风速为V
W
，超声波传输速度为V
S
，则有：可得：
[0008]所述的温湿度监测子系统包括相对湿度传感器、温度传感器、低压检测电路、放大器、至少一个检测单元、状态寄存器、14位的A/D转换器、CRC寄存器和串行接口电路；所述的
相对湿度传感器采用电容性聚合体测湿敏感元件，所述的温度传感器采用用能隙材料制成的测温元件。
[0009]所述的相对湿度传感器、温度传感器、检测单元分别与放大器连接，所述的低压检测电路与状态寄存器连接，所述的状态寄存器分别与检测单元、CRC寄存器、串行接口电路连接，所述的检测单元与CRC寄存器分别与14位的A/D转换器连接，所述的14位的A/D转换器与串行接口电路连接。
[0010]所述的降雨量监测子系统采用压电式雨量采集方法，具体为：采用冲击测量原理对单个雨滴重量进行测算，进而计算降雨量，雨滴在降落过程中受到雨滴重量和空气阻力的作用，到达地面时速度为恒定速度，根据P＝mV，式中，P为冲击力；V为雨滴速度；m为雨滴重量。
[0011]所述的台风监测预警子系统采用基于有效决策界的电网台风灾害预警方法：具体为：对于两类问题ω1、ω2，决策函数为h(x)，决策将根据下述判决规则来进行：式中，t是一个与问题相关的常数，则决策界就是{x|h(x)＝t}，决策界是分类器在特征空间中所划分的不同类别空间领域的边界，即分类面，大多数情况下，只有决策界的某一部分才对分类识别有应用意义，即有效决策界，它实际上是由以某一确定概率包含ω1及ω2的两个最小区域所界定的决策界部分，有效决策界应用于电网台风灾害预警的基本思路是：设预警区域内所有包含架空输电线路的网格中心点的经纬度坐标集合为ω，在某预警时刻，该集合可分两类：一类是受台风影响较小的网格ω1，另一类即是受台风影响较大，有事故风险的网格ω2，考虑110kV及以上线路的最大设计风速必大于25m/s，且十级风力的定义为ω
10
≥24.5m/s，因此决策界可以设置为台风十级风圈，而在空间上台风十级风圈所包围的圆形区域与ω的重合部分即为该时刻受台风影响较大的线路网格，重合边界即是划分风险网格的有效决策界，最后，利用线路设计风速ω0以及气象局提供的危险网格中心点的v
y
，预测风速v
y
计算线路停运概率，判定得出是否预警及相应的预警等级。
[0012]所述的基于有效决策界的电网台风灾害预警方法具体包括以下步骤：
[0013]步骤1：启动条件：将所在区域划分为0.01
°×
0.01
°
的网格，并将网格中心的经纬度信息以及网格内包含的线路信息录入系统数据库，当台风越过海洋24h警戒线时，台风监测预警子系统开始工作，实时传输最新的实况台风信息和预报台风信息；
[0014]步骤2：风险决策界确定：对24h、48h以及72h的台风预测数据做如下处理，确定该区域间隔t时刻后的风险线路集及其影响时间段；以24h台风预测数据为例，48h、72h同理可得；t＝nt0(n＝1,2,...,m,mt0≤24h)，步长t0可根据需要整定；
①
根据O(x,y)、R
10
、v、O
24h
(x
24h
,y
24h
)、v
24h
确定t时刻后的台风中心位置O
t
经纬度(x
t
,y
t
)，并根据线性插值法确定t时刻的近似台风十级风圈半径t＝nt0(n＝1,2,...,m,mt0≤24h)：
②
如前所述，某预测时刻台风十级风圈与ω的重合部分即为该时刻受台风影响较大的线路，可通过判断ω中的网格中心点(x,y)到台风中心点O
t
(x
t
,y
t
)的距离s(x,y)与间的大小关系确定：若s(x,y)大于则认为网格内的线路杆塔受台风影响较小，不至发生事故，属于非风险线路集ω1；若s(x,y)小于等于则认为该网格内的线路在t时刻后受台风影响较大，有断线倒塔风险，属于风险线路集ω2；
[0015]步骤3：预警风险等级划分：经过以上处理后，即可根据供电局提供的风险网格中心点的预测风速作为其内风险线路段的预测风速v
y
，并与该线路的设计风速v0进行比较，确定各t时刻下对应线路段的预警等级。
[0016]所述的一种电网气象灾害监测预警系统的预警方法，所述的方法包括以下步骤：
[0017]步骤一：当地气象局发布气象预警信息；
[0018]步骤二：供电公司收到预警信息；
[0019]步骤三：预警主系统的各个子系统收集所在站本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网气象灾害监测预警系统，它包括预警主系统、电力调度中心和应急管控中心，其特征在于：所述的预警主系统包括风速风向监测子系统、降雨量监测子系统、温湿度监测子系统、云图监测子系统、台风监测预警子系统、雷电定位监测子系统、地理信息子系统、气象预报子系统、超声波气象站、微气象在线监测子系统、GIS数据库服务器、气象数据接收服务器、数据采集服务器和数据库。2.如权利要求1所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的预警主系统通过通信网络与电力调度中心通信连接，所述的电力调度中心与应急管控中心连接。3.如权利要求2所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的通信网络采用WIFI+4G/5G+光纤的混合通信方式。4.如权利要求1所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的风速风向监测子系统采用超声波风速风向采集技术采集电网灾害气象的风速风向数据，具体为：超声波传感器由分布在同一水平面上，沿圆周均匀分布的4个超声波变换器组成，通过测量在东西和南北方向的超声波正向和逆向传输时间，计算出风速和风向；首先探头1作为发射探头，探头2作为接收探头，通过测量得到一个时间；然后探头2作为发射探头，探头1作为接收探头，得到相对方向上的另一个时间，设南北或东西两超声收发器的距离为d，顺风传输时间为t
12
，逆风传输时间为t
21
，风速为V
W
，超声波传输速度为V
S
，则有：可得：5.如权利要求1所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的温湿度监测子系统包括相对湿度传感器、温度传感器、低压检测电路、放大器、至少一个检测单元、状态寄存器、14位的A/D转换器、CRC寄存器和串行接口电路；所述的相对湿度传感器采用电容性聚合体测湿敏感元件，所述的温度传感器采用用能隙材料制成的测温元件。6.如权利要求5所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的相对湿度传感器、温度传感器、检测单元分别与放大器连接，所述的低压检测电路与状态寄存器连接，所述的状态寄存器分别与检测单元、CRC寄存器、串行接口电路连接，所述的检测单元与CRC寄存器分别与14位的A/D转换器连接，所述的14位的A/D转换器与串行接口电路连接。7.如权利要求1所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的降雨量监测子系统采用压电式雨量采集方法，具体为：采用冲击测量原理对单个雨滴重量进行测算，进而计算降雨量，雨滴在降落过程中受到雨滴重量和空气阻力的作用，到达地面时速度为恒定速度，根据P＝mV，式中，P为冲击力；V为雨滴速度；m为雨滴重量。8.如权利要求1所述的一种电网气象灾害监测预警系统，其特征在于：所述的台风监测预警子系统采用基于有效决策界的电网台风灾害预警方法：具体为：对于两类问题ω1、ω2，决策函数为h(x)，决策将根据下述判决规则来进行：式中，t是一个与问题相关的常数，则决策界就是{x|h(x)＝t}，决策界是分类器在特征空间中所划分的不同类别
空间领域的边界，即分类面，大多数情况下，只有决策界的某一部分才对分类识别有应用意义，即有效决策界，它实际上是由以某一确定概率包含ω1及ω2的两个最小区域所界定的决策界部分，有效决策界应用于电网台风灾害预警的基本思路是：设预警区域内所有包含架空输电线路的网格中心点的经纬度坐标集合为ω，在某预警时刻，该集合可分两类：一类是受台风影响较小的网格ω1，另一类即是受台风影响较大，有事故风险的网格ω2，考虑110kV及以上线路的最大设计风速...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳梅，陈宇，肖华，程硕，张家宁，胡云鹏，马腾，冯璐瑶，冯蔚敏，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司民权县供电公司，
类型：发明
国别省市：