一種輸電線路氣象特征的樣條插值分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與精細(xì)化數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輸電線 路氣象特征的樣條插值分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路是電力系統(tǒng)大動(dòng)脈，是連接發(fā)電廠與電力用戶的紐帶，由于架空輸電線 路縱橫交錯(cuò)，直接暴露在自然環(huán)境中，極端惡劣氣象條件，例如雷電、臺(tái)風(fēng)、暴雨、山火等，均 可能會(huì)對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，因氣象、環(huán)境原因?qū)е碌腎lOkv 及以上輸電線路跳閘事件，往往占到電網(wǎng)輸電線路全部跳閘事件的70%以上，為此電力系 統(tǒng)亟需開(kāi)展極端惡劣氣象條件下輸電線路跳閘風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。該研究主要可分為解析法和 模擬法兩大類。前者在北美等地區(qū)應(yīng)用范圍較廣，后者則于歐洲更為常見(jiàn)；解析法是根據(jù)已 知的各個(gè)電力系統(tǒng)元件的隨機(jī)參數(shù)，建立整個(gè)系統(tǒng)的可靠性數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算獲 得系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)，但是對(duì)于大系統(tǒng)，此模型需要考慮的因素較多，計(jì)算比較復(fù)雜，其典型 代表為事故樹(shù)分析法。模擬法通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬系統(tǒng)的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)模擬過(guò)程進(jìn)行一段 時(shí)間的觀察分析，估算出所要求的指標(biāo)，其典型代表為蒙特卡洛模擬法，在對(duì)大規(guī)模電力系 統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，采用較多的是蒙特卡洛模擬法。目前，國(guó)內(nèi)輸變電設(shè)備常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 方法主要有風(fēng)險(xiǎn)坐標(biāo)圖法、失效模式與影響分析法、蒙特卡羅法、故障樹(shù)分析法等。
[0003] 不論采用以上那種方法，輸電線路氣象數(shù)據(jù)是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本參數(shù)，氣象數(shù)據(jù)精 度將影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性，現(xiàn)有相關(guān)研究中，都是直接采用氣象部門(mén)的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，為便于 預(yù)報(bào)，將站點(diǎn)所在區(qū)域氣象參數(shù)統(tǒng)一為該站點(diǎn)觀測(cè)值，一般以地級(jí)市為單位，對(duì)于貫穿某地 級(jí)市的線路，其沿線氣象數(shù)據(jù)一致，這與實(shí)際情況差別較大，直接將該數(shù)據(jù)用于后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估，會(huì)帶來(lái)較大誤差，而目前電力系統(tǒng)還未有相關(guān)分析方法，對(duì)氣象部門(mén)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié) 合輸電線路分布廣泛，沿線環(huán)境多樣的特點(diǎn)，精細(xì)化分析其周邊氣象環(huán)境，提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn) 確性

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供了一種輸電線路氣象特征的樣條 插值分析方法，根據(jù)氣象部門(mén)數(shù)據(jù)，采用樣條函數(shù)建立空間差值函數(shù)，結(jié)合輸電線路地理信 息，最終生成輸電線路周邊氣象參數(shù)，用于跳閘風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用 的技術(shù)方案如下：
[0005] -種輸電線路氣象特征的樣條插值分析方法，其特征在于：據(jù)氣象部門(mén)數(shù)據(jù)，采用 樣條函數(shù)建立空間差值函數(shù)，結(jié)合輸電線路地理信息，生成線路周邊氣象環(huán)境參數(shù)。包括以 下步驟：
[0006] 步驟1 :分析氣象部門(mén)縣級(jí)觀測(cè)站日值數(shù)據(jù)，信息包括氣象觀測(cè)點(diǎn)地理坐標(biāo)，氣 溫、濕度、風(fēng)速以及降雨量參數(shù)，以天為單位匯總；將氣象逐日數(shù)據(jù)處理，本發(fā)明采用的氣象 數(shù)據(jù)為氣象部門(mén)縣級(jí)觀測(cè)站日值數(shù)據(jù)，以天為單位進(jìn)行分析；氣象數(shù)據(jù)處理主要是對(duì)氣象 觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)編號(hào)并統(tǒng)計(jì)其地理信息，氣象參數(shù)包括氣溫、濕度、風(fēng)速、降雨量；
[0007] 步驟2 :采用樣條函數(shù)分析現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)，擬合平滑的插值曲線，建立空間插值函 數(shù)Z = F(X，Y);
[0008] 步驟3 :將輸電線路桿塔坐標(biāo)代入空間插值函數(shù)，獲取線路沿線氣象參數(shù)；通過(guò)獲 取線路桿塔周邊氣象信息，將空間插值函數(shù)Z = F(X，Y)用于獲取輸電線路周邊氣象信息， 由于電力系統(tǒng)輸電線路地理坐標(biāo)是以桿塔坐標(biāo)為基礎(chǔ)，本發(fā)明以桿塔所在氣象環(huán)境作為線 路沿線氣象分布，通過(guò)桿塔坐標(biāo)，計(jì)算桿塔與各觀測(cè)站距離，以獲取氣象參數(shù)。
[0009] 步驟4:分別以時(shí)間和空間為單位，生成沿線氣象分布曲線以及各桿塔氣象數(shù)據(jù) 日值曲線；利用線路桿塔周邊氣象信息，生成線路氣象統(tǒng)計(jì)圖表，以便用于輸電線路跳閘風(fēng) 險(xiǎn)評(píng)估；
[0010] 優(yōu)選地，所述樣條函數(shù)建立的空間差值函數(shù)表達(dá)式如下：
[0012] 其中，Z為待插點(diǎn)的氣象要素估計(jì)值，m為參與插值的氣象觀測(cè)站點(diǎn)的數(shù)目，山為 待插點(diǎn)到第i個(gè)氣象觀測(cè)點(diǎn)的空間距離，a+bX+cY為局部趨勢(shì)模塊；
為一個(gè)基 礎(chǔ)函數(shù)；X，Y為待插點(diǎn)的位置坐標(biāo)，和c為方程系數(shù)；樣條插值就是利用樣本點(diǎn)擬合 光滑曲線，在滿足最優(yōu)平滑原則的情況下尋找一個(gè)表面曲率最小曲面；
[0013] 優(yōu)選地，所述空間插值函數(shù)方程系數(shù)通過(guò)如下表達(dá)式求解，以獲得曲面的最小化 曲率：
[0016] 綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)與積極效果：
[0017] (1)基于差值原理，精細(xì)化分析輸電線路沿線氣象參數(shù)，提高其跳閘風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn)確 性·
[0018] (2)樣條函數(shù)是靈活曲線規(guī)的分段函數(shù)，擬合時(shí)為保證曲線段的連接處平滑，通常 只有少數(shù)樣本點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，因此不必計(jì)算整條曲線，只需逐個(gè)匹配曲線的某一段樣本點(diǎn)，插 值速度相對(duì)較快通訊結(jié)構(gòu)靈活多變。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施實(shí)例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明 的一些實(shí)例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附 圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1是本發(fā)明一種輸電線路氣象特征的樣條插值分析方法的原理圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明一種輸電線路氣象特征的樣條插值分析方法的線路氣象數(shù)據(jù)分析 流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023] 下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的一種輸電線路氣象特征的樣條插值分析方法作進(jìn)一 步的描述，本發(fā)明根據(jù)氣象部門(mén)縣級(jí)觀測(cè)站日值數(shù)據(jù)，基于樣條函數(shù)擬合光滑曲線，在滿足 最優(yōu)平滑原則的情況下，尋找一個(gè)表面曲率最小曲面，建立空間插值函數(shù)，根據(jù)電力系統(tǒng)輸 電線路桿塔地理坐標(biāo)，導(dǎo)入空間插值函數(shù)中，求取桿塔所在環(huán)境氣象參數(shù)，以此表征線路沿 線氣象條件，具體步驟如下：
[0024] (一）氣象逐日數(shù)據(jù)處理：
[0025] 在本發(fā)明實(shí)施例中，分析處理的數(shù)據(jù)來(lái)自相關(guān)氣象部門(mén)日值數(shù)據(jù)，以縣級(jí)觀測(cè)站 為單位，為后續(xù)插值處理提供盡可能多的樣本，以提高處理精度，為便于后續(xù)處理，氣象數(shù) 據(jù)以天為單位進(jìn)行匯總，建立逐日氣象表格，對(duì)氣象觀測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，此編號(hào)為后續(xù)處理 重要參數(shù)；氣象數(shù)據(jù)主要包括地理信息與