一种输电线路风偏预警方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于输电线路监测，具体涉及一种输电线路风偏预警方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、目前，输电线路风偏预警技术通常采用数值天气预报（nwp）风速结合刚体直棒法作为基本计算框架，例如中国专利cn106096110a公开了一种基于nwp格点风速反距离加权插值到塔位的风偏预警方法。

2、现有方案在实际应用中存在以下不足：一是数值天气预报格点风速的空间分辨率在数十公里量级、时间分辨率在小时量级，插值到塔位后难以反映局地风场以及秒级阵风的变化；二是导线悬挂高度处的风廓线、湍流强度、阵风因子等参数需要现场测量才能获取，仅依靠格点数据无法得到；三是风荷载计算普遍采用静态平均风速或固定时间窗口的阵风参数，而阵风对导线的作用尺度与档距有关，固定参数在长档距下高估风偏角、在短档距下低估风偏角，导致误报与漏报并存。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种输电线路风偏预警方法、系统、设备及介质。在台风等极端天气下，测风设备的探测能力下降，本发明对实测数据质量进行分级判别，并与台风风场重建数据进行动态融合，保证风场数据连续可用；风偏计算采用实测阵风因子对风荷载进行修正；预警输出同时包含当前时刻与未来短时（0～30分钟）的风险等级。

2、本发明提供如下技术方案：

3、本发明第一目的在于提供一种输电线路风偏预警方法，包括：

4、获取输电线路目标塔位的实时三维风场数据以及气象预报信息，基于气象预报信息判断是否满足极端气象触发条件；

5、若满足极端气象触发条件，则激活风场重建模型以生成重建三维风场数据，将重建三维风场数据与实时三维风场数据进行动态融合，并从融合三维风场数据中提取实时风参数序列；

6、若不满足极端气象触发条件，则直接从实时三维风场数据中提取实时风参数序列；

7、将历史时间窗口内的三维风场数据输入至短临预报模型，以预测未来预设时间窗口的预测风参数序列；

8、将实时及预测风参数序列输入至风偏物理模型，用风参数序列中的阵风因子对风偏物理模型进行修正，并基于修正后的风偏物理模型分别计算实时及预测最小空气间隙；

9、基于实时及预测最小空气间隙分别计算实时及预测风偏闪络临界电压，基于实时及预测风偏闪络临界电压与基础运行电压的关系，生成包含实时风险及未来短临风险的分级预警信息。

10、作为优选，所述阵风因子基于阵风时间窗口内的最大滑动水平风速及实时水平风速确定，所述阵风时间窗口基于输电线路的当前档距及实时水平风速动态确定。

11、作为优选，所述激活风场重建模型以生成重建三维风场数据，包括：

12、获取实时极端气象参数向量，将所述实时极端气象参数向量输入风场重建模型，所述风场重建模型基于所述实时极端气象参数向量以及历史再分析风场数据，输出重建三维风场数据。

13、作为优选，所述将重建三维风场数据与实时三维风场数据进行动态融合，包括：

14、实时监测实时三维风场数据的数据质量指标，所述数据质量指标包括最大数据探测高度、信噪比、预设数据采集周期内的有效探测高度层数以及数据完整率；

15、基于数据质量指标将实时三维风场数据划分为良好、衰减及缺失三级；

16、当数据质量指标处于良好分级时，重建三维风场数据与实时三维风场数据的权重相同；

17、当数据质量指标处于衰减分级时，在融合时提升重建三维风场数据的权重；

18、当数据质量指标处于缺失分级时，将重建三维风场数据作为唯一三维风场数据源，并生成数据质量告警。

19、作为优选，在将重建三维风场数据与实时三维风场数据进行动态融合之前，还包括：对重建风场按滚动时间窗口建立因果订正系数，将重建风速订正至与实测风速统计一致后再参与融合；其中，订正系数仅利用当前时刻之前的样本拟合，以满足实时部署的因果性要求。

20、作为优选，所述最小空气间隙的计算包括：

21、基于导线单位长度风荷载及自重荷载，绝缘子串风荷载及自重荷载，计算绝缘子风偏角，其中导线单位长度风荷载利用阵风因子进行非线性修正；

22、基于导线横担高度、当前档距、悬挂方式参数及绝缘子风偏角，计算导线与杆塔之间的最小空气间隙。

23、作为优选，所述风偏闪络临界电压的计算公式为：

24、

25、其中，为风偏闪络临界电压，为基础临界电压，为空气密度修正系数，为湿度修正系数，为降雨修正系数，为非线性函数，为导线-杆塔最小空气间隙。

26、本发明第二目的在于提供一种输电线路风偏预警系统，用于上述方法，包括：

27、气象监测与判断模块，被配置为获取输电线路目标塔位的实时三维风场数据，并判断是否满足极端气象触发条件；

28、风场增强与融合模块，被配置为在满足极端气象触发条件时，激活风场重建模型以生成重建三维风场数据，将重建三维风场数据与实时三维风场数据进行动态融合，并从融合三维风场数据中提取实时风参数序列；

29、常规特征提取模块，被配置为在不满足极端气象触发条件时，直接从实时三维风场数据中提取实时风参数序列；

30、短临预报模块，被配置为基于历史时间窗口内的三维风场数据，预测未来预设时间窗口的预测风参数序列；

31、风偏计算模块，被配置为基于实时风参数序列与预测风参数序列，计算实时及预测最小空气间隙；

32、风险判别与预警模块，被配置为基于实时及预测最小空气间隙分别计算实时及预测风偏闪络临界电压，并基于实时及预测风偏闪络临界电压与基础运行电压的关系，生成包含实时风险及未来短临风险的分级预警信息。

33、本发明第三目的在于提供一种计算机设备，包括至少一个处理单元以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行上述方法。

34、本发明第四目的在于提供一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行上述方法。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

36、在台风过境、测风设备探测高度下降的时段，本发明以风场重建数据与实测数据分级融合，预警所需风场数据保持连续可用；风荷载采用现场实测阵风因子修正，阵风时间窗口随档距自适应选取，风偏角计算结果更接近实测；预警输出同时给出当前时刻与未来0～30分钟的风险等级。经台风“巴威”过境期间的实测数据检验，黄色及以上风偏预警命中率74.3%、误报率3.6%，风偏角均方根误差4.88°。

1.一种输电线路风偏预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阵风因子基于阵风时间窗口内的最大滑动水平风速及实时水平风速确定，所述阵风时间窗口基于输电线路的当前档距及实时水平风速动态确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激活风场重建模型以生成重建三维风场数据，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将重建三维风场数据与实时三维风场数据进行动态融合，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将重建三维风场数据与实时三维风场数据进行动态融合之前，还包括：对重建风场按滚动时间窗口建立因果订正系数，将重建风速订正至与实测风速统计一致后再参与融合；其中，订正系数仅利用当前时刻之前的样本拟合，以满足实时部署的因果性要求。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最小空气间隙的计算包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风偏闪络临界电压的计算公式为：

8.一种输电线路风偏预警系统，用于实现如权利要求1~7任一项所述的方法，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括至少一个处理单元以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行如权利要求1~7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1~7任一项所述的方法。