[发明专利]一种架空输电线路的山火灾害预警方法

摘要

本发明公开了一种架空输电线路的山火灾害预警方法，包括A.利用监测模块采集获取山火发生信息，山火发生信息包括可燃物特性、地形因子和气象因子；B.获取山火发生信息中的山火影响因子，并针对山火及其山火影响因子间的阀值关联，通过随机森林模型建立关系；C.通过具有模拟复杂自然灾害时空演化过程能力的元胞自动机，进行山火蔓延的时空过程建模，并采用随机森林模型确定元胞自动机的元胞转换规则；D.通过元胞自动机模型预测山火的蔓延过程，估计山火距离架空线路的时间，并结合外部灾害信息和电网内部特性评估架空线路停运的风险。本发明能帮助更为有效的应对自然灾害预测作用引起的电力系统连锁故障，从而减轻电网及用电单位的经济和人员损失。

主权项

1.一种架空输电线路的山火灾害预警方法，其特征在于，包括以下步骤：A.利用监测模块采集获取山火发生信息，山火发生信息包括可燃物特性、地形因子和气象因子；步骤A中所述的监测模块包括MODIS卫星、无人机和紫外监测模块，MODIS卫星采集山火发生的位置信息和山火等级信息；无人机进一步确认山火发生位置和评价山火的大小、方向和强度信息；对重点地区和线路架设紫外监测模块，采集山火发生的位置信息和山火等级信息；B.获取山火发生信息中的山火影响因子，并针对山火及其山火影响因子间的阈值关系，建立更符合实际的随机森林模型；C.通过具有模拟复杂自然灾害时空演化过程能力的元胞自动机进行山火蔓延的时空过程建模，并采用所述的随机森林模型帮助确定元胞自动机的元胞转换规则；元胞自动机建模具体包括：C1.t时刻元胞(i，j)状态定义为Aij＝元胞(i，j)已经燃烧的面积/整个元胞(i，j)的面积；C2.Aij＝0表示未燃烧，0如果集合T分成m部分N1,N2,…,Nm，那么这个分割的基尼指数的公式为：C54.假设共有L个属性，指定一个属性数o≤L，在每个内部结点，从L个属性中随机抽取o个属性作分割属性集，以这o个属性上最好的分割方式对结点进行分割；C55.为解决决策树对训练样本的过拟合问题，进行剪枝，选择期望错误率最小的子树进行剪枝，对树中的内部节点计算其剪枝和不剪枝可能出现的期望错误率，比较后加以取舍，在训练的每一轮中，均从原始样本集S中有放回地随机抽取训练样本集T，T的样本个数同S，这样一个初始样本在某轮训练中可能出现多次或根本不出现；C6.元胞受其邻域的影响为各邻域影响在该方向上的分量之和,其中，若风向角度表示为与正北方向的夹角theta，风速为V，某一邻域对该元胞的分量为风速与夹角余弦的乘积；D.通过元胞自动机模型预测山火的蔓延过程，计算山火距离架空线路的时间，并结合外部灾害信息和电网内部特性评估架空线路停运的风险；架空输电线路的风险评价包括：假设灾害事件en发生后，伴随电网参数剧烈变化，系统运行有可能将难以控制的局面，将en定义为该灾害事件中的临界事件，其概率可表示为Pen＝P(en|e1e2…en‑1)；若以wi、V(t,en)、M(t,en)分别表示被灾害影响线路的重要性权重、系统在t时刻综合脆弱性和安全裕度，则可用以下表达式描述电力系统在面临自然灾害条件下的临界风险：其中t为灾害事件时间序列参数，M(t,en)对t的偏导表征电网安全运行水平随故障时序的变化水平，针对不同灾害类型及故障主导模式，选用适当分类指标带入Rcr表达式中，随着故障扩大，Rcr理论上应成指数级增长，可观察临界风险值风险及临界事件前后的状态拐点，可在合理范围内预测电网是否安全。