一种输电线路山火跳闸事故的预测方法、设备和介质与流程

1.本发明涉及山火防治技术领域，特别是涉及一种输电线路山火跳闸事故的预测方法、设备和介质。


背景技术：

2.大量输电线路穿越森林，纵横山野。受到极端天气、地表植被和居民野外用火习惯的影响，输电线路附近一旦发生山火，将导致线下空气绝缘下降，诱发输电线路跳闸，严重危害了电力系统的安全稳定运行。因此，对输电线路山火跳闸事故进行预测，有针对性地安排运维和灭火措施，可有效提升运维人员工作效率，保证电网安全可靠运行。
3.目前，针对输电线路山火跳闸预测国内外已经开展了一系列的研究，并取得了显著的研究成果。如“一种考虑气象因素的输电线路山火跳闸概率计算方法”，上述方法综合考虑了气象要素预测山火发生风险，但未考虑山火对输电线路的影响；又如“一种基于卫星数据的输电线路山火风险判定方法及系统”，该方法实为山火已发生条件下输电线路跳闸研究，但未结合山火发生风险，主要用于预测山火发生后线路的跳闸风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：提供一种输电线路山火跳闸事故的预测方法、设备和介质，能够预测输电线路区段山火跳闸事故的发生概率，进而有效的指导输电线路山火运维工作。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种输电线路山火跳闸事故的预测方法，包括：
6.获取目标地区待预测日的相关数据，并根据所述相关数据，计算得到目标地区山火发生的概率，其中，所述相关数据包括：气象预报数据、历史火点频次、地表温度和可燃物总重数据；
7.获取目标地区输电线走廊参数，其中，所述输电线走廊参数包括：输电走廊可燃物载量、植被种类、坡度地形参数、电压等级、导线对树冠距离和相间距离；
8.根据所述输电线走廊参数，计算得到目标地区山火发生时的最大火焰燃烧强度、植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压；
9.根据所述植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，获得目标地区输电线路跳闸概率；
10.根据所述目标地区山火发生的概率和输电线路跳闸概率，获得目标地区输电线路山火跳闸事故的预测结果。
11.进一步地，所述获取目标地区待预测日的相关数据，并根据所述相关数据，计算得到山火发生的概率，其中，所述相关数据包括：气象预报数据、历史火点频次、地表温度和可燃物总重数据，具体为：
12.根据目标地区待预测日的气象预报数据，计算得到山火气象指数；
13.根据目标地区待预测日的历史火点频次，计算得到山火历史火情指数；
14.根据目标地区待预测日的地表温度和可燃物总重数据，计算得到地表燃烧指数；
15.根据所述山火气象指数、山火历史火情指数和地表燃烧指数，计算得到目标地区山火发生的概率。
16.进一步地，所述根据目标地区待预测日的气象预报数据，计算得到山火气象指数，采用如下计算公式：
17.i
wea
＝(0.3
×
u+0.7
×
u
′
)
×
c
r
18.u＝i
t
(t)+i
v
(v)+i
f
(f)+i
m
(m)
19.u
′
＝i
′
t
(t)+i
′
v
(v)+i
′
f
(f)+i
′
m
(m)
20.其中，i
wea
为山火气象指数，u和u
′
分别为修正前后的气象指数，c
r
为降水量修正系数，t为气温，v为风速，h为相对湿度，m为连续无雨日。
21.进一步地，所述根据目标地区待预测日的地表温度和可燃物总重数据，计算得到地表燃烧指数，采用如下计算公式：
22.i
geo
＝(i
lst
+i
fw
)/2
[0023][0024]
fw＝c
×
w
vc
[0025]
其中，i
geo
为地表燃烧指数，i
lst
为地表温度指数，i
fw
为可燃物总重指数，fw为可燃物总重，c为不同植被的干鲜比系数，w
vc
为植被鲜重，fw
max
为目标地区内最大可燃物总重。
[0026]
进一步地，所述根据所述山火气象指数、山火历史火情指数和地表燃烧指数，计算得到目标地区山火发生的概率，采用如下计算公式：
[0027]
p(f)＝[(0.31
×
i
wea
+0.52
×
i
hf
+0.17
×
i
geo
)
×
i
pre
]/100
[0028]
其中，p(f)为山火发生的概率，i
hf
为山火历史火情指数，i
pre
为降水量修正系数。
[0029]
进一步地，所述根据所述输电线走廊参数，计算得到目标地区山火发生时的最大火焰燃烧强度、植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，其中，所述最大火焰燃烧强度，采用如下计算公式：
[0030][0031]
其中，q为可燃物燃烧热值，w为可燃物载量，v为风速，为坡度，t为环境温度，f为风级，h为空气相对湿度；
[0032]
所述植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，采用如下计算公式：
[0033][0034][0035]
其中，u
g
为相地间隙的耐受电压，u
p
为相间间隙的耐受电压，h为空气绝对湿度，d
p
为相间距离，d
t
为导线对树冠距离。
[0036]
进一步地，所述根据所述植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，获得目标地区输电线路跳闸概率，采用如下计算公式：
[0037][0038][0039]
p(t|f)＝max[p
g
(t|f),p
p
(t|f)]
[0040]
其中，p
g
(t|f)为相地跳闸概率，p
p
(t|f)为相间跳闸概率，u为输电线路运行电压，p(t|f)为输电线路跳闸概率。
[0041]
进一步地，所述根据所述目标地区山火发生的概率和输电线路跳闸概率，获得目标地区输电线路山火跳闸事故的预测结果，采用如下计算公式：
[0042]
p(t)＝p(f)
×
p(t|f)
[0043]
其中，p(t)为输电线路山火跳闸事故发生的概率。
[0044]
本发明还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的输电线路山火跳闸事故的预测方法。
[0045]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的输电线路山火跳闸事故的预测方法。
[0046]
本发明实施例一种输电线路山火跳闸事故的预测方法、设备和介质与现有技术相比，其有益效果在于：
[0047]
1、通过获取目标地区待预测日的相关数据，并根据所述相关数据，计算得到目标地区山火发生的概率，其中，所述相关数据包括：气象预报数据、历史火点频次、地表温度和可燃物总重数据；由于本发明引入待预测日的气象预报数据，并综合考虑了地表和历史山火要素对计算山火发生概率，能够让使得计算的概率更加的准确。
[0048]
2、本发明引入了激光点云技术收集输电区段的植被、地形和线路本体参数。然后基于输电线路山火跳闸机理，综合植被情况、地形情况、线路参数和气象情况计算了山火条件下输电线路跳闸概率；最后结合山火发生概率和输电线路山火跳闸概率，预测输电线路区段山火跳闸事故的发生，能够有效的指导输电线路山火运维工作。
附图说明
[0049]
图1是本发明提供的输电线路山火跳闸事故的预测方法的流程示意图；
[0050]
图2是本发明提供的输电线路山火跳闸事故的预测方法的整体架构示意。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
[0053]
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0054]
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0055]
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0056]
如图1所示，本发明提供的一种输电线路山火跳闸事故的预测方法，至少包括步骤s1至s5，各步骤具体如下：
[0057]
s1、获取目标地区待预测日的相关数据，并根据所述相关数据，计算得到目标地区山火发生的概率，其中，所述相关数据包括：气象预报数据、历史火点频次、地表温度和可燃物总重数据。
[0058]
具体地，本步骤包括s11至s14，各步骤具体如下：
[0059]
s11、获取目标地区待预测日的气象预报数据，包括气温、风速、相对湿度和连续无雨日数等数据，计算山火气象指数i
wea
。
[0060]
i
wea
＝(0.3
×
u+0.7
×
u
′
)
×
c
r
[0061]
u＝i
t
(t)+i
v
(v)+i
f
(f)+i
m
(m)
[0062]
u
′
＝i
′
t
(t)+i
′
v
(v)+i
′
f
(f)+i
′
m
(m)
[0063]
式中，u和u
′
分别为修正前后的气象指数，c
r
为降水量修正系数，预报有降水取值为0，无降水取值为1，t为气温，v为风速，h为相对湿度，m为连续无雨日。构成指数的各气象参数具体值可通过表1和表2获得。
[0064]
表1气象指数u取值
[0065]
[0066]
表2修正气象指数u
′
取值
[0067][0068][0069]
s12、获取目标地区山火跳闸事故预测日的历史火点频次，计算山火历史火情指数i
hf
。将委托区划分为2.5km
×
2.5km的网格后，根据经纬度导入历史十年遥感监测火点数据至网格中，计算预测日前后各2天(共计5天)的网格年平均火点频次，分级后获得山火历史火情指数i
hf
，参考标准见表3。
[0070]
表3历史火情指数i
hf
取值
[0071]
历史当日火点频次(个)i
hf
<15125250375>3100
[0072]
对特殊节气和节假日历史火情指数i
hf
进行替换修正。修正标准参考表4。
[0073]
表4历史火情指数i
hf
修正标准
[0074][0075][0076]
s13、获取目标地区的地表温度和可燃物总重数据，计算地表燃烧指数i
geo
。
[0077]
i
geo
＝(i
lst
+i
fw
)/2
[0078][0079]
fw＝c
×
w
vc
[0080]
式中，i
lst
为地表温度指数，通过卫星遥感反演得到地表温度后，参考表5获得。i
fw
为可燃物总重指数。fw为可燃物总重，利用遥感数据得到植被鲜重数据后，根据各类植被的干鲜比系数求得；c是不同植被的干鲜比系数，由当地林业部门实地采样计算；w
vc
为植被鲜重；fw
max
为委托区内最大可燃物总重。
[0081]
表5地表温度指数i
lst
取值
[0082]
地表温度(℃)i
lst
≤809～132014～194020～266027～3480≥35100
[0083]
s14、计算山火发生概率p(f)。
[0084]
p(f)＝[(0.31
×
i
wea
+0.52
×
i
hf
+0.17
×
i
geo
)
×
i
pre
]/100
[0085]
式中，i
pre
为降水量修正系数。根据委托区预测日的降水量预报数据r
f
，对山火发生概率进行修正，修正标准见下式。
[0086][0087]
s2、获取目标地区输电线走廊参数，其中，所述输电线走廊参数包括：输电走廊可燃物载量、植被种类、坡度地形参数、电压等级、导线对树冠距离和相间距离。
[0088]
具体地，关联输电线路最近气象站点的气象预报数据和激光点云数据，分别获取预测日气象预报数据(包括温度、空气相对湿度、风速和风级4个气象参数)和输电走廊参数(包括输电走廊可燃物载量和具体树种2个植被参数，坡度地形参数和电压等级、导线对树冠距离和相间距离3个线路参数)。
[0089]
s3、根据所述输电线走廊参数，计算得到目标地区山火发生时的最大火焰燃烧强度、植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压；
[0090]
具体地，本步骤具体包括：
[0091]
s31、计算输电线路下垫面山火发生时的最大火焰燃烧强度i(k w/m)。
[0092][0093]
式中，q为可燃物燃烧热值，kj/kg；w为可燃物载量kg/m2；v为风速，m/s；为坡度，
°
；t为环境温度，℃；f为风级；h为空气相对湿度，％。
[0094]
s32、分别计算委托区内线路下垫面植被燃烧时相地间隙的耐受电压u
g
和相间间隙的耐受电压u
p
。
[0095][0096][0097]
式中，h为空气绝对湿度，g/m3；d
p
为相间距离，m；d
t
为导线对树冠距离，m。
[0098]
s4、根据所述植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，获得目标地区输电线路跳闸概率。
[0099]
具体地，分别计算植被燃烧时相地跳闸概率p
g
(t|f)和相间跳闸概率p
p
(t|f)，并取二者较大值为输电线路跳闸概率p(t|f)
[0100][0101][0102]
p(t|f)＝max[p
g
(t|f),p
p
(t|f)]
[0103]
式中，u为输电线路运行电压，即电压等级，kv。
[0104]
s5、根据所述目标地区山火发生的概率和输电线路跳闸概率，获得目标地区输电线路山火跳闸事故的预测结果。
[0105]
具体地，综合考虑输电线路区段预测日的山火发生概率p(f)和跳闸概率p(t|f)计算线路山火跳闸事故概率p(t)，当p(t)≥0.5时，该线路区段预测日极大概率发生山火跳闸事故，需重点巡查和关注。
[0106]
p(t)＝p(f)
×
p(t|f)
[0107]
在本发明的某一个实施例中，所述获取目标地区待预测日的相关数据，并根据所述相关数据，计算得到山火发生的概率，其中，所述相关数据包括：气象预报数据、历史火点频次、地表温度和可燃物总重数据，具体为：
[0108]
根据目标地区待预测日的气象预报数据，计算得到山火气象指数；
[0109]
根据目标地区待预测日的历史火点频次，计算得到山火历史火情指数；
[0110]
根据目标地区待预测日的地表温度和可燃物总重数据，计算得到地表燃烧指数；
[0111]
根据所述山火气象指数、山火历史火情指数和地表燃烧指数，计算得到目标地区山火发生的概率。
[0112]
在本发明的某一个实施例中，所述根据目标地区待预测日的气象预报数据，计算得到山火气象指数，采用如下计算公式：
[0113]
i
wea
＝(0.3
×
u+0.7
×
u
′
)
×
c
r
[0114]
u＝i
t
(t)+i
v
(v)+i
f
(f)+i
m
(m)
[0115]
u
′
＝i
′
t
(t)+i
′
v
(v)+i
′
f
(f)+i
′
m
(m)
[0116]
其中，i
wea
为山火气象指数，u和u
′
分别为修正前后的气象指数，c
r
为降水量修正系数，t为气温，v为风速，h为相对湿度，m为连续无雨日。
[0117]
在本发明的某一个实施例中，所述根据目标地区待预测日的地表温度和可燃物总重数据，计算得到地表燃烧指数，采用如下计算公式：
[0118]
i
geo
＝(i
lst
+i
fw
)/2
[0119][0120]
fw＝c
×
w
vc
[0121]
其中，i
geo
为地表燃烧指数，i
lst
为地表温度指数，i
fw
为可燃物总重指数，fw为可燃物总重，c为不同植被的干鲜比系数，w
vc
为植被鲜重，fw
max
为目标地区内最大可燃物总重。
[0122]
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述山火气象指数、山火历史火情指数和地表燃烧指数，计算得到目标地区山火发生的概率，采用如下计算公式：
[0123]
p(f)＝[(0.31
×
i
wea
+0.52
×
i
hf
+0.17
×
i
geo
)
×
i
pre
]/100
[0124]
其中，p(f)为山火发生的概率，i
hf
为山火历史火情指数，i
pre
为降水量修正系数。
[0125]
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述输电线走廊参数，计算得到目标地区山火发生时的最大火焰燃烧强度、植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，其中，所述最大火焰燃烧强度，采用如下计算公式：
[0126][0127]
其中，q为可燃物燃烧热值，w为可燃物载量，v为风速，为坡度，t为环境温度，f为风级，h为空气相对湿度；
[0128]
所述植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，采用如下计算公
式：
[0129][0130][0131]
其中，u
g
为相地间隙的耐受电压，u
p
为相间间隙的耐受电压，h为空气绝对湿度，d
p
为相间距离，d
t
为导线对树冠距离。
[0132]
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述植被燃烧时相地间隙的耐受电压和相间间隙的耐受电压，获得目标地区输电线路跳闸概率，采用如下计算公式：
[0133][0134][0135]
p(t|f)＝max[p
g
(t|f),p
p
(t|f)]
[0136]
其中，p
g
(t|f)为相地跳闸概率，p
p
(t|f)为相间跳闸概率，u为输电线路运行电压，p(t|f)为输电线路跳闸概率。
[0137]
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述目标地区山火发生的概率和输电线路跳闸概率，获得目标地区输电线路山火跳闸事故的预测结果，采用如下计算公式：
[0138]
p(t)＝p(f)
×
p(t|f)
[0139]
其中，p(t)为输电线路山火跳闸事故发生的概率。
[0140]
本发明实施例一种输电线路山火跳闸事故的预测方法、与现有技术相比，其有益效果在于：
[0141]
1、通过获取目标地区待预测日的相关数据，并根据所述相关数据，计算得到目标地区山火发生的概率，其中，所述相关数据包括：气象预报数据、历史火点频次、地表温度和可燃物总重数据；由于本发明引入待预测日的气象预报数据，并综合考虑了地表和历史山火要素对计算山火发生概率，能够让使得计算的概率更加的准确。
[0142]
2、通过获取目标地区输电区段的植被、地形和线路本体参数。然后基于输电线路山火跳闸机理，综合植被情况、地形情况、线路参数和气象情况计算了山火条件下输电线路跳闸概率；最后结合山火发生概率和输电线路山火跳闸概率，预测输电线路区段山火跳闸事故的发生，能够有效的指导输电线路山火运维工作。
[0143]
本发明还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的输电线路山火跳闸事故的预测方法。
[0144]
需要说明的是，所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field－
programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
[0145]
所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)、安全数字(securedigital，sd)卡和闪存卡(flashcard)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。
[0146]
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
[0147]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的输电线路山火跳闸事故的预测方法。
[0148]
需要说明的是，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
[0149]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。