本發明涉及計算機仿真預報系統領域，具體而言，涉及一種輸電線路防臺風預警方法和系統。

背景技術：

近年來，沿海地帶多發的臺風給電網帶來了嚴重的損失，尤其是在強臺風作用下，導致沿途輸電線路受到了災難性的破壞，嚴重影響了電網運行的穩定性。

目前，國內開展了一些電網氣象災害監測的研究，這些監測系統可以實時實地的監測電網地理信息系統(GIS)中不同站點的氣象狀況，并針對不同的氣象狀況對其發出預報信號。但是，這些系統只是針對輸電線路所在區域的天氣情況進行預報，并沒有考慮臺風作用下輸電線路的力學特性，預報結果沒有針對性。此外，當前的臺風預報，一般給出的數據也只有臺風移動方向、速度、最大風速這些數據，沒法給用戶提供輸電線路所在區域的風場狀況。

缺乏基于臺風作用下輸電線路動力學分析的預報預警系統，很難策劃出有效防范臺風危害的措施，也是臺風輸電線路造成嚴重破壞的重要原因。因此，從輸電線路結構動力學的角度，提出一種輸電線路防預警系統顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發明提供了一種輸電線路防臺風預警方法和系統，以至少解決相關技術無法對因臺風影響導致的輸電線路的受損程度進行風險評估和預報的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種輸電線路防臺風預警系統，包括：塔線體系模型，所述塔線體系模型包括：輸電線路信息獲取模塊、風場分布信息獲取模塊、結構動力學仿真分析模塊，所述輸電線路信息獲取模塊和所述風場分布信息獲取模塊分別與所述結構動力學仿真分析模塊連接；其中，

所述輸電線路信息獲取模塊，用于獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息；

所述風場分布信息獲取模塊，用于獲取臺風的風場分布信息；

所述結構動力學仿真分析模塊，用于根據所述輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的位置和風場分布信息，對所述輸電線路進行結構動力學分析，以對所述輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

可選地，所述輸電線路防臺風預警系統還包括：臺風預報數據采集系統和風場模擬系統，所述臺風預報數據采集系統與所述風場模擬系統連接，所述風場模擬系統與所述風場分布信息獲取模塊連接；其中，

所述臺風預報數據采集系統，用于采集所述臺風的路徑信息、路徑預報信息、臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息；

所述風場模擬系統，用于根據所述臺風預報數據采集系統采集到的所述臺風關鍵參數以及所述臺風關鍵參數預報信息，模擬所述臺風的風場分布信息。

可選地，所述臺風關鍵參數包括：移動速度、最大風速半徑、中心氣壓。

可選地，所述輸電線路防臺風預警系統還包括：電網地理信息GIS系統，其中，所述電網地理信息GIS系統分別與所述臺風預報數據采集系統和所述輸電線路信息獲取模塊連接；其中，

所述電網地理信息GIS系統，用于根據所述臺風預報數據采集系統采集到的所述路徑信息和所述路徑預報信息，以及電網中各輸電線路的位置和結構信息，確定將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息。

可選地，所述結構動力學仿真分析模塊包括：塔線體系模型建立單元、風載荷計算單元和結構動力學分析單元，所述塔線體系模型建立單元與所述輸電線路信息獲取模塊和所述風場分布信息獲取模塊連接，所述風載荷計算單元與所述塔線體系模型建立單元連接，所述結構動力學分析單元與所述風載荷計算單元連接；其中，

所述塔線體系模型建立單元，用于根據輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的風場分布信息，建立塔線體系模型；

所述風載荷計算單元，用于采用模擬圓方法，確定將受到臺風侵襲的輸電線路，并根據所述輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的風場分布信息，計算所述輸電線路的風載荷；

所述結構動力學分析單元，用于根據所述輸電線路的風載荷和所述輸電線路的結構信息，對所述輸電線路進行結構動力學分析，以對所述輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種輸電線路防臺風預警方法，包括：

獲取臺風的風場分布信息；

獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息；

根據所述輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的位置和風場分布信息，對所述輸電線路進行結構動力學分析，以對所述輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

可選地，在獲取臺風的風場分布信息之前，所述方法還包括：

采集所述臺風的路徑信息、路徑預報信息、臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息；

根據采集到的所述臺風關鍵參數以及所述臺風關鍵參數預報信息，模擬所述臺風的風場分布信息。

可選地，所述臺風關鍵參數包括：移動速度、最大風速半徑、中心氣壓。

可選地，在獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息之前，所述方法還包括：

根據采集到的所述路徑信息和所述路徑預報信息，以及電網中各輸電線路的位置和結構信息，確定將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息。

可選地，根據所述輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的位置和風場分布信息，對所述輸電線路進行結構動力學分析，以對所述輸電線路的受損程度進行風險評估和預報包括：

根據輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的風場分布信息，建立塔線體系模型；

采用模擬圓方法，確定將受到臺風侵襲的輸電線路，并根據所述輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的風場分布信息，計算所述輸電線路的風載荷；

根據所述輸電線路的風載荷和所述輸電線路的結構信息，對所述輸電線路進行結構動力學分析，以對所述輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

通過本發明，采用獲取臺風的風場分布信息；獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息；根據所述輸電線路的位置和結構信息以及所述臺風的位置和風場分布信息，對所述輸電線路進行結構動力學分析，以對所述輸電線路的受損程度進行風險評估和預報的方式，解決了相關技術無法對因臺風影響導致的輸電線路的受損程度進行風險評估和預報的技術問題，實現了輸電線路受臺風影響的風險評估和預報。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警方法的流程圖；

圖2是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的結構框圖；

圖3是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的優選結構框圖一；

圖4是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的優選結構框圖二；

圖5是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的優選結構框圖三；

圖6是根據本發明實施例的模擬圓方法的示意圖；

圖7是根據本發明優選實施例的輸電線路防臺風預警系統的工作示意圖。

具體實施方式

下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本實施例中提供了一種輸電線路防臺風預警方法，圖1是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警方法的流程圖，如圖1所示，該流程包括如下步驟：

步驟S101，獲取臺風的風場分布信息；

步驟S102，獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息；

步驟S103，根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的位置和風場分布信息，對輸電線路進行結構動力學分析，以對輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

通過上述步驟，根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的位置和風場分布信息，對輸電線路進行結構動力學分析，從而實現了對輸電線路的受損程度進行風險評估和預報，解決了相關技術無法對因臺風影響導致的輸電線路的受損程度進行風險評估和預報的技術問題。

上述的輸電線路的位置信息優選為經緯度信息；上述的輸電線路的結構信息包括但不限于：輸電線路塔的塔型、輸電線路塔的高度、輸電線路的聯結結構、輸電線路塔的強度、輸電線路塔穩定性等力學特性等信息。

可選地，在獲取臺風的風場分布信息之前，臺風的風場分布信息通過下列方式采集：可以從氣象預報系統采集臺風的路徑信息、路徑預報信息、臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息；并根據采集到的臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息，模擬臺風的風場分布信息。

可選地，上述的臺風關鍵參數包括但不限于：移動速度、最大風速半徑、中心氣壓。

可選地，在獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息之前，將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息可以通過下列方式獲取：在電網地理信息GIS系統中記錄有所有輸電線路的位置及結構信息，可以根據采集到的路徑信息和路徑預報信息，以及電網中各輸電線路的位置和結構信息，并且結合采集到的臺風影響半徑或者預設臺風影響半徑，確定將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息。其中，預設臺風影響半徑可以根據臺風的等級人為設定，臺風等級越高，則預設臺風影響半徑越大。

可選地，在本實施例中提供了步驟S103的優選實施方式，包括：根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的風場分布信息，建立塔線體系模型；采用模擬圓方法，確定將受到臺風侵襲的輸電線路，并根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的風場分布信息，計算輸電線路的風載荷；根據輸電線路的風載荷和輸電線路的結構信息，對輸電線路進行結構動力學分析，以對輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。其中，模擬圓方法中可以采用從氣象預報系統采集的臺風的路徑信息、路徑預報信息、臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息為依據確定將受到臺風侵襲的輸電線路。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到根據上述實施例的方法可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質(如ROM/RAM、磁碟、光盤)中，包括若干指令用以使得一臺終端設備(可以是手機，計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例的方法。

在本實施例中還提供了一種輸電線路防臺風預警系統，該系統用于實現上述實施例及優選實施方式，已經進行過說明的不再贅述。如以下所使用的，術語“模塊”可以實現預定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實施例所描述的裝置較佳地以軟件來實現，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實現也是可能并被構想的。

圖2是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的結構框圖，如圖2所示，該系統包括：塔線體系模型1，塔線體系模型1包括：輸電線路信息獲取模塊11、風場分布信息獲取模塊12、結構動力學仿真分析模塊13，輸電線路信息獲取模塊11和風場分布信息獲取模塊12分別與結構動力學仿真分析模塊13連接；其中，

輸電線路信息獲取模塊11，用于獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息；

風場分布信息獲取模塊12，用于獲取臺風的風場分布信息；

結構動力學仿真分析模塊13，用于根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的位置和風場分布信息，對輸電線路進行結構動力學分析，以對輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

圖3是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的優選結構框圖一，可選地，輸電線路防臺風預警系統還包括：臺風預報數據采集系統2和風場模擬系統3，臺風預報數據采集系統2與風場模擬系統3連接，風場模擬系統3與風場分布信息獲取模塊12連接；其中，

臺風預報數據采集系統2，用于采集臺風的路徑信息、路徑預報信息、臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息；

風場模擬系統3，用于根據臺風預報數據采集系統2采集到的臺風關鍵參數以及臺風關鍵參數預報信息，模擬臺風的風場分布信息。

可選地，臺風關鍵參數包括：移動速度、最大風速半徑、中心氣壓。

圖4是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的優選結構框圖二，可選地，輸電線路防臺風預警系統還包括：電網地理信息GIS系統4，其中，電網地理信息GIS系統4分別與臺風預報數據采集系統2和輸電線路信息獲取模塊11連接；其中，

電網地理信息GIS系統4，用于根據臺風預報數據采集系統2采集到的路徑信息和路徑預報信息，以及電網中各輸電線路的位置和結構信息，確定將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息。

圖5是根據本發明實施例的輸電線路防臺風預警系統的優選結構框圖三，可選地，結構動力學仿真分析模塊13包括：塔線體系模型建立單元131、風載荷計算單元132和結構動力學分析單元133，塔線體系模型建立單元131與輸電線路信息獲取模塊11和風場分布信息獲取模塊12連接，風載荷計算單元132與塔線體系模型建立單元131連接，結構動力學分析單元133與風載荷計算單元132連接；其中，

塔線體系模型建立單元131，用于根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的風場分布信息，建立塔線體系模型；

風載荷計算單元132，用于采用模擬圓方法，確定將受到臺風侵襲的輸電線路，并根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的風場分布信息，計算輸電線路的風載荷；

結構動力學分析單元133，用于根據輸電線路的風載荷和輸電線路的結構信息，對輸電線路進行結構動力學分析，以對輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

需要說明的是，上述各個模塊是可以通過軟件或硬件來實現的，對于后者，可以通過以下方式實現，但不限于此：上述模塊均位于同一處理器中；或者，上述模塊分別位于多個處理器中。

本發明的實施例還提供了一種軟件，該軟件用于執行上述實施例及優選實施方式中描述的技術方案。

本發明的實施例還提供了一種存儲介質。在本實施例中，上述存儲介質可以被設置為存儲用于執行以下步驟的程序代碼：

步驟S101，獲取臺風的風場分布信息；

步驟S102，獲取將受到臺風侵襲的輸電線路的位置和結構信息；

步驟S103，根據輸電線路的位置和結構信息以及臺風的位置和風場分布信息，對輸電線路進行結構動力學分析，以對輸電線路的受損程度進行風險評估和預報。

可選地，在本實施例中，上述存儲介質可以包括但不限于：U盤、只讀存儲器(Read-Only Memory，簡稱為ROM)、隨機存取存儲器(Random Access Memory，簡稱為RAM)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

可選地，本實施例中的具體示例可以參考上述實施例及可選實施方式中所描述的示例，本實施例在此不再贅述。

為了使本發明實施例的描述更加清楚，下面結合優選實施例進行描述和說明。

本發明的目的在于根據臺風路徑和電網GIS系統的地理信息匹配確定可能受侵襲的輸電線路，并基于對受臺風侵襲的輸電線路的結構動力學分析，進行輸電線路防臺風的預報和風險評估，以給電網維護人員提供有效的防護依據，減少輸電線路受到臺風侵襲的危害。

本發明優選實施例提供了一種基于臺風作用下輸電線路動力學分析的預警系統，該系統主要是基于數值模擬的方法，從結構動力學角度對輸電線路進行防臺風預警。本發明優選實施例的優勢在于，該系統不是僅基于氣象監測數據和預報數據對輸電線路的安全性進行預報，而是以對臺風預報監測、預報數據的處理為基礎，從輸電線路臺風作用下結構動力學角度進行預報，預警內容更加細化、更有針對性。

本發明優選實施例提供的基于數值模擬的輸電線路防臺風預警系統，包括：臺風預報數據采集系統，電網GIS系統，風場模擬系統，塔線體系模型及預報評估體系和建議防護措施集；其中臺風預報數據由氣象站通過專線提供，傳輸過來的氣象數據通過處理，疊加到電網GIS系統中，在電網GIS系統的地理信息圖上，形成一條臺風路徑的預測路線。

圖6是根據本發明優選實施例的模擬圓方法的示意圖，如圖6所示，在電網GIS系統中，通過模擬圓的方法，在模擬圓范圍內，標記出沿途模擬圓內的輸電線路，并以這些被標記的輸電線路為參照，建立輸電線路塔線體系模型，同時形成臺風的數值模擬，模擬出該風場范圍的風速數據，將被標記的輸電線路的經緯度信息與模擬的風場范圍內的經緯度進行匹配，得到被標記的輸電線路上的風速，作為風載荷施加到對應的塔線體系模型中，進行結構動力學仿真，對研究的塔線體系進行強度、穩定性以及動態特性等進行分析，進而，基于分析的結果對模擬圓內的輸電線路進行風險評估和預報，并根據不同的風險評估結果，生成一套建議防護措施集，連同預報信息和風險評估結果一并發布給電網維護人員，提供抗風指導。

參照圖7，上述的預警系統能夠從輸電線路結構動力學角度，對輸電線路進行防臺風預警，其工作原理為：

1)臺風風場的模擬一般需要的數據為臺風移動速度、臺風的中心氣壓、臺風的最大風速半徑等。些臺風關鍵參數可以通過氣象部門復雜而又精細的臺風氣象模型進行預測。采集臺風的移動方向、移動速度、中心氣壓、最大風速半徑的預報數據，將這些臺風預報數據進行打包處理；

2)電網GIS系統，可以定位到不同輸電線路，在地理信息系統上顯示這些線路設備或者基礎設施所在的位置。將氣象部門提供的臺風關鍵參數預測數據進行處理，接入到電網GIS系統中，可以在電網GIS系統中繪制出臺風的移動路徑預報圖；對疊加到電網GIS系統中臺風路徑預報圖進行分析，采用模擬圓的方法(一般模擬圓半徑選為250公里通過大量的分析，認為250公里以外的臺風風速較弱，危害較小)確定受臺風影響的輸電線路。標記落在模擬圓內的輸電線路塔線體系，并建立其塔線體系動力學模型。

3)結合模擬點處氣象部門提供的預測臺風關鍵參數，基于YanMeng臺風風場模型，建立該點的臺風風場數值模型，該風場模型可以求解出模擬圓內不同經緯度處的風速，可以受臺風影響的塔線體系區域的風速數據，并計算得到風載荷，施加到建立的塔線體系模型中，進行結構動力學分析。

4)通過結構動力學分析，可以對輸電桿塔的結構強度、穩定性等進行評估，進而可以進行臺風侵襲的風險評估，并基于評估結果，生成一套建議防護集，發出預報給輸電線路維護人員。

綜上所述，通過本發明提供的實施例、優選實施例和優選實施方式，可以達到以下有益效果：

一、借助氣象部門發布的臺風預報，結合成熟的臺風風場模型，繁衍求解出臺風沿途影響輸電線路的風場，彌補了氣象部門發布的臺風預報數據單一的缺點；

二、不是僅通過指定區域的氣象條件進行預報，而是基于氣象預報關鍵參數、結合電網GIS系統、從結構動力學角度對輸電線路的安全性進行預警，使預報更具體、更有針對性。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。