一种基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统

技术领域

本申请涉及防台救灾技术，更具体地说，涉及一种基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统。

背景技术

配电网运行受环境因素影响大，尤其是沿海地区台风给配电网安全稳定运行造成巨大危害，因此，需构建电网防台救灾辅助决策支持系统，提升配电网防台处置能力。

现有的防台救灾决策，大都只是通过台风预报采取相关措施，只能做到预警防控，在对灾中应急管理和灾后抢修的应对不足，而且，也做不到对台风作用下架空馈线时变停运预测。

发明内容

鉴于此，为了解决或改善上述现有技术中的不良现象，本申请提出了一种基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统，能够加强灾中应急管理和灾后抢修的应对。

为了实现上述目的，本申请提供了一种基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统，包括：监测模块，其对台风的实时状态数据进行监测，并基于GIS地图进行可视化展示；并在台风时段实时监控各区域生产作业开展情况、对故障停电的抢修进度进行实时监控；并获取失压数据，感知配电网运行情况；

分析模块，其通过获取所述监测模块的数据预测台风路径及局部风场变化趋势，并分析配电架空线路、配电杆塔、配电主体的受影响情况；

预警模块，其根据台风影响范围以及电网受损情况，按模板要求自动生成台风预警报告，并按格式要求自动生成台风预警短信。

在一种可能的实现方式中，所述检测模块包括：台风实时监测单元，其对台风的实时状态数据进行监测，并基于GIS地图进行可视化展示，对预测路径经过防台区域的台风进行预警；各区域实时情况监控单元，其在台风时段实时监控各区域生产作业开展情况；并在台风登陆前后，实时了解生产作业情况；配电网运行监测单元，其在台风登陆期间，获取失压数据；并及时感知配电网运行情况，评估因灾用电受损；故障点抢修情况监控单元，其对故障停电的抢修进度进行实时监控，并通过影响用户、故障停电时长、故障地点等因素进行分析，辅助用户做好抢修方案及资源调配相关工作。

在一种可能的实现方式中，所述分析模块包括：各区域受台风影响分析单元，其根据台风实时监测单元获取的数据预测台风路径及局部风场变化趋势，预测局部区域受台风影响程度，并对区域内设备安全隐患进行统计分析；并根据台风影响范围，评估受台风影响的用户数以及重要用户数；配电设备受台风影响分析单元，其根据台风路径走向及风场预报情况，分析配电架空线路、配电杆塔、配电主体的受影响情况，按照局部风场情况进行红、橙、黄、蓝进行影响等级划分，并对各单位配电线路、杆塔的防风防汛的特巡工作开展情况进行分析，辅助运维管理人员做好台风防护工作，同时对台风时段中相关的配网停电计划进行归纳分析。

在一种可能的实现方式中，所述分析模块还包括：展示单元，其根据台风实时监测单元获取的台风风场数据，自动生成风区图，按30年一遇、50年一遇、100年一遇切换展示，并通过与GIS地图叠加，直观查看区域内设备分布情况。

在一种可能的实现方式中，所述预警模块包括：报告预警单元，其根据台风影响范围以及电网受损情况，按模板要求自动生成台风预警报告；短信预警单元，其根据台风预测情况，按格式要求自动生成台风预警短信。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括台风作用下架空馈线时变停运预测模块，所述台风作用下架空馈线时变停运预测模块的工作过程为：

步骤一：根据监测到风速、风向数据计算线路所承受的风荷载：

W

式中，W

步骤二：选取区间t时段内最大的风荷载，重复此过程，选取出几组最大风荷载组成一列风荷载的极值样本序列；

步骤三：根据步骤二风荷载的极值样本序列，通过距法，估计出风荷载的2个参数a和b；

利用广义极值分布对其进行概率分布拟合，得到广义极值分布函数表达式：

式中，r为形状参数；a为尺度参数；b为位置参数；

釆用I型极值分布确定风荷载概率分布函数为：

采用距法确定2个参数a，b，计算结果是由根方差和数学期望的计算公式得到为：

式中：

步骤四：根据每一次估计的2个参数a和b估计出风灾下的线路风荷载概率分布函数，利用应力-强度干涉面积法计算架空馈线故障概率，线路风荷载概率分布函数为：

在一种可能的实现方式中，所述线路风荷载概率分布函数为正态分布，因此基于风灾下的馈线停运概率预测模型为：

疲劳折损系数为：

折损后的线路所能承受的最大风荷载为：

式中，ζ为疲劳折损系数；W

在一种可能的实现方式中，所述风灾下的馈线停运概率预测模型用来评估台风作用下架空馈线时变停运的概率。

有益效果

与现有技术相比，本申请的技术方案具有的优点是：

(1)本申请的监测模块对台风的实时状态数据进行监测，并在台风时段实时监控各区域生产作业开展情况进行、对故障停电的抢修进度进行实时监控和获取失压数据，及时感知配电网运行情况，起到了对预测路径经过防台区域的台风进行预警，在台风登陆前后，实时了解生产作业情况，做好避险工作，避免人身安全事故发生，辅助用户做好抢修方案及资源调配相关工作，评估因灾用电受损，辅助用户做好转供电的作用；

(2)本申请的分析模块通过监测模块获取的数据预测台风路径及局部风场变化趋势，分析配电架空线路、配电杆塔、等配电主要的受影响情况，起到了，在台风期间保障用户用电，在台风来临前做好隐患处置工作的作用；

(3)本申请通过监测到风速、风向数据计算线路所承受的风荷载，然后根据风载荷得到基于风灾下的馈线停运概率预测模型，并基于预测模型评估台风作用下架空馈线时变停运的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统x的示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、“第二”、“第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，本申请实施例提供一种基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统，包括：

监测模块：包括台风实时监测单元、各区域实时情况监控单元、配电网运行监测单元和故障点抢修情况监控单元；

分析模块：包括各区域受台风影响分析单元和配电设备受台风影响分析；

预警模块：包括报告预警单元和短信预警单元。

作为本申请实施例方案的进一步描述，台风实时监测单元对台风的实时状态数据进行监测，并基于GIS地图进行可视化展示，对预测路径经过防台区域的台风进行预警；

各区域实时情况监控单元在台风时段实时监控各区域生产作业开展情况进行，在台风登陆前后，实时了解生产作业情况，做好避险工作，避免人身安全事故发生；

故障点抢修情况监控单元对故障停电的抢修进度进行实时监控，并通过影响用户、故障停电时长、故障地点等因素进行分析，辅助用户做好抢修方案及资源调配相关工作；

配电网运行监测单元台风登陆期间，获取失压数据，及时感知配电网运行情况，评估因灾用电受损，辅助用户做好转供电。

通过上述技术方案，本申请实施例的监测模块对台风的实时状态数据进行监测，并在台风时段实时监控各区域生产作业开展情况进行、对故障停电的抢修进度进行实时监控和获取失压数据，及时感知配电网运行情况，起到了对预测路径经过防台区域的台风进行预警，在台风登陆前后，实时了解生产作业情况，做好避险工作，避免人身安全事故发生，辅助用户做好抢修方案及资源调配相关工作，评估因灾用电受损，辅助用户做好转供电的作用。

作为本申请实施例方案的进一步描述，各区域受台风影响分析单元根据台风实时监测单元获取的数据预测台风路径及局部风场变化趋势，预测局部区域受台风影响程度，并对区域内设备安全隐患进行统计分析，在台风来临前做好隐患处置工作，根据台风影响范围预估，评估受台风影响的用户数以及重要用户数，支持重要用户导出；

配电设备受台风影响分析单元根据台风路径走向及风场预报情况，分析配电架空线路、配电杆塔、等配电主要的受影响情况，按照局部风场情况进行红、橙、黄、蓝进行影响等级划分，并对各单位配电线路、杆塔的防风防汛的特巡工作开展情况进行分析，辅助运维管理人员做好台风防护工作，同时对台风时段中相关的配网停电计划进行归纳分析，在台风期间保障用户用电。

作为本申请实施例方案的进一步描述，分析模块还包括展示单元，根据台风实时监测单元获取的台风风场数据，自动生成风区图，按30年一遇、50年一遇、100年一遇切换展示，通过与GIS地图叠加，直观查看区域内设备分布情况。

通过上述技术方案，本申请实施例的分析模块通过监测模块获取的数据预测台风路径及局部风场变化趋势，分析配电架空线路、配电杆塔、等配电主要的受影响情况，起到了，在台风期间保障用户用电，在台风来临前做好隐患处置工作的作用。

作为本申请实施例方案的进一步描述，所述报告预警单元根据台风影响范围以及电网受损情况，按模板要求自动生成台风预警报告；

所述短信预警单元根据台风预测情况，按格式要求自动生成台风预警短信，辅助用户做好台风预警工作。

作为本发明方案的进一步描述，所述支持系统还包括台风作用下架空馈线时变停运预测模块，所述台风作用下架空馈线时变停运预测模块的工作过程为：

步骤一：根据监测到风速、风向数据计算线路所承受的风荷载：

W

式中，W

步骤二：选取区间t时段内最大的风荷载，重复此过程，选取出几组最大风荷载组成一列风荷载的极值样本序列；

步骤三：根据步骤二风荷载的极值样本序列，通过距法，估计出风荷载的2个参数a和b；

由上式可知，线路所承受的风荷载与风速和风向密切相关，由于风速、风向是随机变量，所以线路风荷载也是随机变量，利用广义极值分布对其进行概率分布拟合，得到广义极值分布函数表达式：

式中，r为形状参数；a为尺度参数；b为位置参数；

釆用I型极值分布确定风荷载概率分布函数为：

采用距法确定2个参数a，b，计算结果是由根方差和数学期望的计算公式得到为：

式中：

步骤四：根据每一次估计的2个参数a和b估计出风灾下的线路风荷载概率分布函数，线路实际风荷载和设计的风荷载是随机变量，利用应力-强度干涉面积法计算架空馈线故障概率，线路风荷载概率分布函数为：

作为本申请实施例方案的进一步描述，所述线路风荷载概率分布函数为正态分布，因此基于风灾下的馈线停运概率预测模型为：

疲劳折损系数为：

折损后的线路所能承受的最大风荷载为：

式中，ζ为疲劳折损系数；W

作为本申请实施例方案的进一步描述，所述风灾下的馈线停运概率预测模型用来评估台风作用下架空馈线时变停运的概率。

通过上述技术方案，本申请实施例通过监测到风速、风向数据计算线路所承受的风荷载，然后根据风载荷得到基于风灾下的馈线停运概率预测模型，并基于预测模型评估台风作用下架空馈线时变停运的概率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。