电网气象预警方法、装置、计算机设备、可读存储介质和程序产品与流程

本技术涉及计算机，特别是涉及一种电网气象预警方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、随着新型电力系统的演进与全球气候异常的频发，雷暴、短时强降水等极端强对流天气对省级电网主网架的安全稳定运行构成了严重威胁。这类灾害天气具有空间尺度局地化、孕育生消演变极快、非线性特征显著等特点，极易引发高压输电断面发生突发性雷击闪络、大跨越杆塔群机械覆冰受损、瞬时强风毁伤以及局地变电站内涝等群涌式电网险情。而在当前大电网数字化建设中，引入人工智能算法进行气象防灾减灾已成为主流趋势。

2、目前，行业内开始尝试引入大尺度深度学习网络模型来推演宏观多物理量背景场，并结合高分辨时空外推网络对近端雷达回波、高分卫星数据进行推演预测。其主要采用基于单一尺度（如仅依赖常规数值天气预报或单一多普勒雷达回波外推）的确定性落区预报方法，来实现电网相关的气象预报处理。然而这种预报方法在强对流天气孕育发展阶段，经常出现多路模型预报结果相互冲突、无法收敛的困境，导致电网空报与漏报率居高不下。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高强对流天气下气象预警准确性的电网气象预警方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种电网气象预警方法，包括：

3、获取目标电网区域内的多路异构气象概率场数据，并对所述多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据；

4、通过非线性交叉校验算子，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程；

5、基于所述联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对所述目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别；

6、基于所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别，确定所述目标电网区域对应的目标拓扑状态和状态跳转信息；

7、根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号。

8、在其中一个实施例中，所述对所述多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据包括：

9、根据所述多路异构气象概率场数据对应的尺度信息，确定统一空间基准尺度；

10、通过插值算子对所述多路异构气象概率场数据进行动态重采样处理，将所述多路异构气象概率场数据投影变换到所述统一空间基准尺度下的虚拟空间网格，得到多路异构气象概率场数据各自对应的空间对齐气象概率场数据；

11、通过动态时间滑窗，对所述空间对齐气象概率场数据进行时序帧对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据。

12、在其中一个实施例中，所述多路异构气象概率场数据包括精细化雷达时空短临外推概率场数据、极端强对流单体识别概率场数据和中长期大模型集合预报降水概率场数据，所述非线性交叉校验算子包括短临外推时序权重函数、极端对流时序权重函数和中长期时序补偿权重函数；

13、所述通过非线性交叉校验算子，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程包括：

14、构建所述精细化雷达时空短临外推概率场数据对应的精细化雷达时空短临外推概率方程和短临外推时序权重函数，构建所述极端强对流单体识别概率场数据对应的极端强对流单体识别概率方程和极端对流时序权重函数，构建所述中长期大模型集合预报降水概率场数据对应的中长期大模型集合预报降水概率方程和中长期时序补偿权重函数，所述短临外推时序权重函数为随预测时效动态演进的非线性衰减函数，所述极端对流时序权重函数随预测时效动态演进呈线性耗散的权重控制函数，所述中长期时序补偿权重函数为随预测时效动态演进呈对数型非线性缓增的权重控制函数；

15、根据所述精细化雷达时空短临外推概率方程和所述短临外推时序权重函数，确定第一气象灾害概率计算方程，根据所述极端强对流单体识别概率方程和所述极端对流时序权重函数，确定第二气象灾害概率计算方程，根据所述中长期大模型集合预报降水概率方程和所述中长期时序补偿权重函数，确定第三气象灾害概率计算方程；

16、根据所述第一气象灾害概率计算方程、所述第二气象灾害概率计算方程和所述第三气象灾害概率计算方程，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程。

17、在其中一个实施例中，所述基于所述联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对所述目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别包括：

18、基于所述联合综合气象灾害概率计算方程，确定所述目标电网区域内各个虚拟空间网格对应的气象灾害概率值；

19、在所述气象灾害概率值低于预设灾害阈值的情况下，对低于预设灾害阈值的虚拟空间网格进行剪枝处理，得到剪枝处理后的目标虚拟空间网格；

20、根据所述目标虚拟空间网格对应的气象灾害概率值，将所述目标虚拟空间网格离散化映射至各个阶梯风险级别。

21、在其中一个实施例中，所述根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号包括：

22、确定所述目标电网区域内输电通道对应的通道虚拟空间网格，并确定所述通道虚拟空间网格的阶梯风险级别；

23、将所述通道虚拟空间网格的阶梯风险级别映射为所述目标电网区域对应的目标拓扑状态；

24、获取所述目标电网区域对应的当前拓扑状态；

25、对比所述当前拓扑状态和所述目标拓扑状态，得到所述目标电网区域对应的状态跳转信息。

26、在其中一个实施例中，所述目标拓扑状态包括正常关注态、态势感知态、防区隔离态、紧急前置态和恢复消警态，所述气象防灾控制信号包括标准态势感知巡检维持信号、数字化气象防御前置提示信号、数字化隔离指令、最高级别防灾联动防御控制信号和缓冲消警信号；

27、所述根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号包括：

28、在所述目标拓扑状态为正常关注态，且所述状态跳转信息表征维持正常关注态的情况下，生成标准态势感知巡检维持信号；

29、在所述目标拓扑状态为态势感知态，且所述状态跳转信息表征状态由正常关注态单向跳转至态势感知态的情况下，生成数字化气象防御前置提示信号；

30、在所述目标拓扑状态为防区隔离态，且所述状态跳转信息表征状态跳转至防区隔离态的情况下，生成数字化隔离指令；

31、在所述目标拓扑状态为紧急前置态，且所述状态跳转信息表征状态强跃迁至紧急前置态的情况下，生成最高级别防灾联动防御控制信号；

32、在所述目标拓扑状态为恢复消警态，且所述状态跳转信息表征状态单向跳转至恢复消警态的情况下，生成缓冲消警信号。

33、第二方面，本技术还提供了一种电网气象预警装置，包括：

34、数据获取模块，用于获取目标电网区域内的多路异构气象概率场数据，并对所述多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据；

35、概率场融合模块，用于通过非线性交叉校验算子，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程；

36、风险阶梯映射模块，用于基于所述联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对所述目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别；

37、状态机处理模块，用于基于所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别，确定所述目标电网区域对应的目标拓扑状态和状态跳转信息；

38、控制信号生成模块，用于根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号。

39、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

40、获取目标电网区域内的多路异构气象概率场数据，并对所述多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据；

41、通过非线性交叉校验算子，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程；

42、基于所述联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对所述目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别；

43、基于所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别，确定所述目标电网区域对应的目标拓扑状态和状态跳转信息；

44、根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号。

45、第四方面，本技术还提供了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以下步骤：

46、获取目标电网区域内的多路异构气象概率场数据，并对所述多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据；

47、通过非线性交叉校验算子，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程；

48、基于所述联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对所述目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别；

49、基于所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别，确定所述目标电网区域对应的目标拓扑状态和状态跳转信息；

50、根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号。

51、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

52、获取目标电网区域内的多路异构气象概率场数据，并对所述多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据；

53、通过非线性交叉校验算子，对所述多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程；

54、基于所述联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对所述目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别；

55、基于所述虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别，确定所述目标电网区域对应的目标拓扑状态和状态跳转信息；

56、根据所述目标拓扑状态和状态跳转信息，生成所述目标电网区域的气象防灾控制信号。

57、上述电网气象预警方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，获取目标电网区域内的多路异构气象概率场数据，并对多路异构气象概率场数据进行时空维度级联对齐处理，得到多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据；通过非线性交叉校验算子，对多路异构气象概率场数据各自对应的对齐气象概率场数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程；基于联合综合气象灾害概率计算方程所确定的气象灾害概率值，对目标电网区域内的虚拟空间网格进行阶梯风险级别离散化映射处理，确定虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别；基于虚拟空间网格各自对应的阶梯风险级别，确定目标电网区域对应的目标拓扑状态和状态跳转信息；根据目标拓扑状态和状态跳转信息，生成目标电网区域的气象防灾控制信号。本技术在完成多路异构气象概率场数据的对齐处理后，通过非线性交叉校验算子对这些数据进行融合处理，得到联合综合气象灾害概率计算方程，从而有效消除多路模型预报结果相互冲突的问题，而后基于方程确定的气象灾害概率，将区域的虚拟空间网格映射到对应阶梯风险级别，并通过状态划分和状态切换的识别处理，进而生成气象防灾控制信号，可以有效提高强对流天气下气象预警的有效性和准确性。