專利名稱：基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
目前對(duì)電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法主要為基于雷擊跳閘率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，尚未建立完善的評(píng)估體系，隨著評(píng)估要求的提高，對(duì)評(píng)估的精細(xì)程度與空間的表現(xiàn)方式提出了更高的要求，傳統(tǒng)的方法與技術(shù)不能滿足需要。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)就公開了一種名為“區(qū)域輸電線路雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法”的發(fā)明專利，其授權(quán)公告號(hào)為CN 102156787 B，授權(quán)公告日為2012年12月12日，主要發(fā)明內(nèi)容是，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、繞擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型、反擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)值綜合模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)用于提供各種參數(shù)及參數(shù)的取值，繞擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型主要采用改進(jìn)電氣幾何模型算法求出繞擊跳閘率，反擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型采用規(guī)程法計(jì)算反擊跳閘率，風(fēng)險(xiǎn)值綜合模塊將繞擊跳閘率和反擊跳閘率相加得到總的雷擊跳閘率。上述專利即是以雷擊跳閘率進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法，屬于傳統(tǒng)技術(shù)；現(xiàn)在出現(xiàn)了利用地理信息系統(tǒng)(GIS，Geographic Information Systems)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)，GIS技術(shù)不僅可以有效地管理具有空間屬性的各種資源環(huán)境信息，對(duì)資源環(huán)境管理和實(shí)踐模式進(jìn)行快速和重復(fù)的分析測(cè)試，便于制定決策、進(jìn)行科學(xué)和政策的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，而且可以有效地對(duì)多時(shí)期的資源環(huán)境狀況及生產(chǎn)活動(dòng)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析比較，也可將數(shù)據(jù)收集、空間分析和決策過程綜合為一個(gè)共同的信息流，明顯地提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，為解決資源環(huán)境問題及保障可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法已經(jīng)不能滿足對(duì)評(píng)估的精細(xì)程度與空間的表現(xiàn)方式等要求的問題，提供一種基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，分析在以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元下電網(wǎng)遭遇雷電災(zāi)害的易損性，基于GIS技術(shù)建立了雷電災(zāi)害中電網(wǎng)脆弱性的精細(xì)空間量化GIS模型，提出了基于外部環(huán)境(地理及氣象背景)的電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并對(duì)此過程中所得數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，包括顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)分析。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，分析在以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元下電網(wǎng)遭遇雷電災(zāi)害的易損性，包括以下步驟:1)根據(jù)土地類型，分析確定其與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；2)確定氣候背景與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；3)采用灰色關(guān)聯(lián)度方法確定雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重；4)對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行量化；5)以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元，建立電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。本發(fā)明采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)并對(duì)電網(wǎng)建立足夠精細(xì)的空間網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格既可以單獨(dú)進(jìn)行評(píng)估，也可以若干個(gè)網(wǎng)格合并進(jìn)行評(píng)估，從電網(wǎng)雷電災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)、電網(wǎng)雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)調(diào)查到電網(wǎng)雷電災(zāi)情評(píng)估等各個(gè)方面；在電網(wǎng)雷害中，統(tǒng)計(jì)證明除了個(gè)別個(gè)例有大尺度天氣系統(tǒng)以外，造成大范圍跳閘雷害事故發(fā)生時(shí)的天氣大多數(shù)無有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)生發(fā)展的的大尺度天氣系統(tǒng)，這說明造成大范圍跳閘雷害事故的天氣系統(tǒng)以小尺度局地性的系統(tǒng)為主，而小尺度局地性系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展與地形、地貌、土地利用類型、大型水體、城市熱島效應(yīng)等有很大關(guān)系。作為優(yōu)選，所述的土地類型包括居民用地、城鎮(zhèn)用地、水域、旱地、林地、草地、水田。在電網(wǎng)雷害中，電網(wǎng)設(shè)備所處的不同的下墊面土地利用類型，在很大程度上決定了其所承受的雷電災(zāi)害的打擊程度，也就是其災(zāi)害脆弱性程度，要確定不同土地類型針對(duì)不同災(zāi)害的潛在易損性的權(quán)重，可采取數(shù)學(xué)方法、專家打分法和層次分析法分別或相結(jié)合計(jì)算不同土地類型針對(duì)電網(wǎng)雷害的潛在易損性因子，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性檢驗(yàn)是為要判斷樣本與我們對(duì)總體所做的假設(shè)之間的差異是純屬機(jī)會(huì)變異，還是由我們所做的假設(shè)與總體真實(shí)情況之間不一致所引起的。作為優(yōu)選，所述的氣候背景包括氣溫、降水量、相對(duì)濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)總輻射等氣象要素。對(duì)觀察到的地閃頻次進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，計(jì)算各氣象要素與地閃現(xiàn)象的相關(guān)系數(shù)，并分別進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，可確定氣溫、降水量、相對(duì)濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)總輻射等氣象要素與地閃現(xiàn)象顯著相關(guān)；相關(guān)分析(correlation analysis)中的Pearson相關(guān)系數(shù)是指對(duì)定距連續(xù)變量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種依存關(guān)系，并對(duì)具體有依存關(guān)系的現(xiàn)象探討其相關(guān)方向以及相關(guān)程度，是研究隨機(jī)變量之丨0]的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。作為優(yōu)選，所述的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括雷電密度、海拔高度、氣候背景、地面傾角。指標(biāo)權(quán)重的確定采用灰色關(guān)聯(lián)度方法，基本上灰色關(guān)聯(lián)度分析是依據(jù)各因素?cái)?shù)列曲線形狀的接近程度做發(fā)展態(tài)勢(shì)的分析，以土地為行，以雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為列，進(jìn)行分析計(jì)算，得出各雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重。作為優(yōu)選，所述的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型根據(jù)土地精細(xì)網(wǎng)格每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)各種土地類型所占的面積比例，確定該網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害易損性因子。不可避免的，網(wǎng)格化后得到的格網(wǎng)區(qū)域可能有落在多個(gè)土地類型的情況，可采用面積權(quán)重內(nèi)插法來實(shí)現(xiàn)最大限度地合理推定這些格網(wǎng)區(qū)域上的潛在易損性因子(通過一定的線性規(guī)則轉(zhuǎn)化為該格網(wǎng)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象脆弱程度)，此方法根據(jù)規(guī)則格網(wǎng)區(qū)域內(nèi)各土地類型區(qū)域所占面積的百分比來確定格網(wǎng)區(qū)域的潛在易損性因子，主要步驟如下:a)找出落在各個(gè)規(guī)則格網(wǎng)區(qū)域上的土地類型山)確定各個(gè)土地類型與規(guī)則格網(wǎng)區(qū)域相交部分的面積，并計(jì)算其占格網(wǎng)區(qū)域面積的百分比；c)按照面積比例的多少來分配潛在易損性因子。因此，本發(fā)明具有如下有益效果:(1)建立了雷電災(zāi)害中電網(wǎng)脆弱性的精細(xì)空間量化GIS模型，提出了電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；(2)以精細(xì)空間網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元，對(duì)雷電災(zāi)害中電網(wǎng)脆弱性脆弱性做精細(xì)空間量化研究；(3)適用范圍廣，評(píng)估準(zhǔn)確性高。


圖1是本發(fā)明的一種精細(xì)網(wǎng)格示意圖。圖2是本發(fā)明的單個(gè)網(wǎng)格風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估示意圖。圖3是本發(fā)明氣候背景與地閃密度的相關(guān)系數(shù)示意圖。圖中:1、土地風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象A 2、土地風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象B 3、土地風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象C4、土地風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象D。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述?；诰?xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，分析在以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元下電網(wǎng)遭遇雷電災(zāi)害的易損性，包括以下步驟:1)根據(jù)土地類型，分析確定其與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；2)確定氣候背景與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；3)采用灰色關(guān)聯(lián)度方法確定雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重；4)對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行量化；5)以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元，建立電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；其中，土地類型包括居民用地、城鎮(zhèn)用地、水域、旱地、林地、草地、水田，氣候背景包括氣溫、降水量、相對(duì)濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)總輻射等氣象要素，雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括雷電密度、海拔高度、氣候背景、地面傾角，電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型根據(jù)土地精細(xì)網(wǎng)格每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)各種土地類型所占的面積比例，確定該網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害易損性因子。具體實(shí)施過程是，選取某地為例，某地包括有草地、城鎮(zhèn)用地、旱地、林地、居民用地、水田、水域等土地類型，根據(jù)土地利用類型的柵格數(shù)據(jù)與地閃密度進(jìn)行相關(guān)分析，求得其相關(guān)系數(shù)，并逐一進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，獲得下表:
權(quán)利要求
1.種基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，分析在以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元下電網(wǎng)遭遇雷電災(zāi)害的易損性，其特征在于，包括以下步驟:1)根據(jù)土地類型，分析確定其與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；2)確定氣候背景與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；3)采用灰色關(guān)聯(lián)度方法確定雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重；4)對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行量化；5)以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元，建立電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，其特征是，所述的土地類型包括居民用地、城鎮(zhèn)用地、水域、旱地、林地、草地、水田。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，其特征是，所述的氣候背景包括氣溫、降水量、相對(duì)濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)總輻射等氣象要素。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，其特征是，所述的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括雷電密度、海拔高度、氣候背景、地面傾角。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，其特征是，所述的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型根據(jù)土地精細(xì)網(wǎng)格每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)各種土地類型所占的面積比例，確定該網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害易損性因子。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于精細(xì)網(wǎng)格的電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，分析在以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元下電網(wǎng)遭遇雷電災(zāi)害的易損性，包括1)根據(jù)土地類型，分析確定其與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；2)確定氣候背景與地閃密度的相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；3)采用灰色關(guān)聯(lián)度方法確定雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重；4)對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行量化；5)以土地精細(xì)網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元，建立電網(wǎng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。本發(fā)明建立了雷電災(zāi)害中電網(wǎng)脆弱性的精細(xì)空間量化GIS模型，提出了電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，以精細(xì)空間網(wǎng)格為基本評(píng)價(jià)單元，對(duì)雷電災(zāi)害中電網(wǎng)脆弱性脆弱性做空間量化研究，適用范圍廣，準(zhǔn)確性高。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103093111SQ20131004015
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者張斌, 張耀東, 文仁強(qiáng), 何長(zhǎng)虹, 史立棟, 李昌輝 申請(qǐng)人:杭州辰青和業(yè)科技有限公司