一种输电线路风速监测方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及输电线路环境监测技术领域，尤其是涉及一种输电线路风速监测 方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.在沿海地区，台风灾害是造成输电线路杆塔受损的主要原因，给电网造成巨 大损失，影响社会正常用电。在台风来临时，通过获得杆塔的实际风速，可以有 效指导电网运维，即时采取相应措施，降低由于风速超过杆塔耐受风速所造成的 损失。现有的输电线路风速监测方法通常使用线路附近的气象站测到的风速风向 作为线路中每个杆塔的风速风向，但是气象预报的登录路径及风速误差较大，导 致输电线路风速监测的误差较大。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种输电线路风速监测方法、装置及存储介质，以解决现有的 输电线路风速监测方法使用线路附近的气象站测到的风速风向作为线路中每个 杆塔的风速风向，导致输电线路风速监测的误差较大的技术问题。
4.本发明的一个实施例提供了一种输电线路风速监测方法，包括：
5.获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型，并根据所述数字高程模型 中的经纬度查找离所述待监测输电线路距离最近的若干个气象站；
6.在所述待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，通过比对安装在 所述基准输电塔上的风速仪与所有气象站监测到的风向，在若干所述气象站中选 取一个基准气象站，所述基准气象站监测的风向与所述风速仪监测的风向的偏差 角度在预设范围内；
7.基于所述数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速；
8.根据所述基准输电塔的理论风速与所述基准输电塔的实际风速计算得到风速修 正系数，根据所述风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其余输电塔 的实际风速。
9.进一步的，所述基于所述数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速，包 括：
10.根据所述数字高程模型获取所述待监测输电线路在目标区域的平均植被高 度以及最大高程；
11.连接所述基准输电塔和所述基准气象站，在所述数字高程模型中截取所述基 准输电塔和所述基准气象站所处的垂直方向的断面，基于所述断面计算得到所有 输电塔与所述基准气象站之间的水平距离和高程；
12.根据所述平均植被高度、所述最大高程、所述水平距离、所述高程以及所述 基准气象站的实际风速，计算得到所有输电塔的理论风速。
13.进一步的，所述在所述待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔， 包括：
14.获取所述待监测输电线路的中点，选择离所述中点最近的输电塔作为基准输 电塔。
15.进一步的，所述根据所述基准输电塔的理论风速与所述基准输电塔的实际风 速计算得到风速修正系数，包括：
16.将所述基准输电塔的实际风速与所述基准输电塔的理论风速的比值作为风 速修正系统。
17.进一步的，所述根据所述风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到 其余输电塔的实际风速，包括：
18.将所述修正系数与其余所述输电塔的实际风速的乘积作为其余输电塔的实 际风速。
19.本发明的一个实施例提供了一种输电线路风速监测装置，包括：
20.气象站查找模块，用于获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型，并 根据所述数字高程模型中的经纬度查找离所述待监测输电线路距离最近的若干 个气象站；
21.基准气象站选取模块，用于在所述待监测输电线路中选择一个输电塔作为基 准输电塔，通过比对安装在所述基准输电塔上的风速仪与所有气象站监测到的风 向，在若干所述气象站中选取一个基准气象站，所述基准气象站监测的风向与所 述风速仪监测的风向的偏差角度在预设范围内；
22.理论风速计算模块，用于基于所述数字高程模型计算得到所有输电塔的理论 风速；
23.实际风速计算模块，用于根据所述基准输电塔的理论风速与所述基准输电塔 的实际风速计算得到风速修正系数，根据所述风速修正系数以及其余输电塔的理 论风速计算得到其余输电塔的实际风速。
24.进一步的，所述理论风速计算模块，具体用于：
25.根据所述数字高程模型获取所述待监测输电线路在目标区域的平均植被高 度以及最大高程；
26.连接所述基准输电塔和所述基准气象站，在所述数字高程模型中截取所述基 准输电塔和所述基准气象站所处的垂直方向的断面，基于所述断面计算得到所有 输电塔与所述基准气象站之间的水平距离和高程；
27.根据所述平均植被高度、所述最大高程、所述水平距离、所述高程以及所述 基准气象站的实际风速，计算得到所有输电塔的理论风速。
28.进一步的，所述气象站查找模块，用于：
29.获取所述待监测输电线路的中点，选择离所述中点最近的输电塔作为基准输 电塔。
30.本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储 介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的输电线 路风速监测的步骤。
31.本发明实施例充分利用现有的气象站，仅需在一个输电塔上安装风速仪即可 计算得到所有的输电塔的实际风速，从而实现对输电线路风速进行实施监测，且 无需采用气象站测到的风速风向作为线路中每个杆塔的风速风向，不仅能够有效 提高风速监测的准
确性，还能够有效降低成本。
附图说明
32.图1是本发明实施例提供的输电线路风速监测方法的流程示意图；
33.图2是本发明实施例提供的输电线路示意图；
34.图3是本发明实施例提供的基准气象站与基准输电塔所在区域的垂直切面示 意图；
35.图4是本发明实施例提供的输电线路风速监测装置的结构示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目 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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者 更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两 个以上。
38.在本技术的描述中，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技术中的具体含义。
39.请参阅图1，本发明的一个实施例提供了一种输电线路风速监测方法，包括：
40.s1、获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型，并根据数字高程模型 中的经纬度查找离待监测输电线路距离最近的若干个气象站；
41.可以理解的是，气象站包括国家气象站和自动气象站，国家气象站一般指国 家基本气象站，国家基本气象站是国家天气、气候台站网的主体台站，配置ⅱ型 综合有线遥测设备，要求昼夜有人值守班，获取的资料要保持长期的连续性，并 编制月(年)报表。这类台站处所要求长期不变，两台站相距一般在150km左右， 也承担天气报、重要天气报和航危报任务。地面气象观测是每个地面气象观测站 的基本工作任务之一，地面气象观测工作的基本任务是观测、记录处理和编发气 象报告一地面气象观测站按承担的观测任务和作用分为国家基准气候站、国家基 本气象站和国家一般气象站，国家基准气候站每天进行24次定时观测，昼夜值 班；国家基本气象站每天进行02时、08时、14时、20时4次定时观测和05时、 11时、17时、23时4次补充观测，昼夜守班；国家一般气象站是按省(区、市) 行政区划设置。自动气象站是指在某一地区根据需要，建设的能够自动探测多个 要素，无需人工干预，即可自动生成报文，定时向中心站传输探测数据的气象站， 是弥补空间区域上气象探测数据空白的重要手段。由气象传感器、微电脑气象 数据采集仪、电源系统、防辐射通风罩、全天候防护箱和气象观测支架、通讯模 块等部分构成。能够用于对风速、风向、雨量、空气温度、
空气湿度、光照强度、 土壤温度、土壤湿度、蒸发量、大气压力等十几个气象要素进行全天候现场监测。 可以通过专业配套的数据采集通讯线与计算机进行连接，将数据传输到气象计算 机气象数据库中，用于统计分析和处理。
42.在本发明实施例中，可以根据网络公开或者实测的地理信息数据，获取待监 测输电线路所在区域的数字高程模型数据，数字高程模型(digital elevationmodel,简称dem)是dtm中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散 的数学表达，本发明实施例能够根据数字高程模型获取待监测输电线路的经纬度 和对应的高程，以及待监测输电线路所在地区的平均植被高度数据h，以及最大 的高程h
max
。
43.本发明实施例中根据数字高程模型中的经纬度查找离待监测输电线路距离 最近的若干个气象站，即为以待监测输电线路的经纬度为基准，根据距离最短优 先查找附近的气象站，例如，以该最近距离查找原则查找预设数量的气象站，例 如，以该最近距离查找原则查找预设距离范围内的气象站。
44.s2、在待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，通过比对安装在 基准输电塔上的风速仪与所有气象站监测到的风向，在若干气象站中选取一个基 准气象站，基准气象站监测的风向与风速仪监测的风向的偏差角度在预设范围 内；
45.在本发明实施例中，在待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔， 并在该基准输电塔上设置用于安装风速仪的安装点，其中，该基准输电塔可以在 待监测输电线路中的所有输电塔中任意选择一个。
46.可选地，本发明实施例选择待监测输电线路的中间段的输电塔作为基准输电 塔，例如，在长度为100km的输电线路中，确定输电线路的方向后，在中间段 30km-70km处选择一个输电塔作为基准输电塔；例如，在长度为100km的输电线 路中，在输电线路长度为50km处选择一个最近的输电塔作为基准输电塔，基准 输电塔选取在输电线的两端，导致另外一端的误差逐渐增大的情况发生，从而能 够有效提高监测的准确性和可靠性。
47.请参阅图2，本发明实施例的风速仪以及各个气象站均根据预设的频率监测 实施的风向数据和风速数据，在发生台风等极端大风时，安装在基准输电塔上的 风速仪监测得到的风向与其余各个气象站监测得到的风向进行比对，选择出风向 与风速仪监测得到的风向的角度偏差在预设范围内的气象站作为基准气象站。其 中，该预设范围的角度偏差可以根据实际需要进行设置，例如，预设范围的角度 偏差为|θ
n-αm|《5
°
,即相差的绝对值在5
°
范围内,则认为是风向一致的。当周 围气象站较少时，可将误差范围扩大到15
°
，θn为基准气象站监测得到的风向， αm为基准输电塔监测得到的风向。
48.s3、基于数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速；
49.在本发明实施例中，连接基准输电站和基准气象站，在数字高程模型中截取 垂直方向的断面，根据该断面能够获取所有输电塔和基准气象站的水平距离以及 高程，根据该水平距离、高程、平均植被高度数据h、最大的高程h
max
以及输电 塔测到的风速，计算得到所有输电塔的理论风速。
50.s4、根据基准输电塔的理论风速与基准输电塔的实际风速计算得到风速修正 系数，根据风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其余输电塔的实际 风速。
51.在本发明实施例中，采用风速修正系数对理论风速进行修正，能够准确得到 其余输电塔的实际风速。
52.本发明实施例充分利用现有的气象站，仅需在一个输电塔上安装风速仪即可 计算得到所有的输电塔的实际风速，从而实现对输电线路风速进行实施监测，且 无需采用气象站测到的风速风向作为线路中每个杆塔的风速风向，不仅能够有效 提高风速监测的准确性，还能够有效降低成本。
53.在一个实施例中，基于数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速，包括：
54.根据数字高程模型获取待监测输电线路在目标区域的平均植被高度h以及最 大高程h
max
；
55.连接基准输电塔和基准气象站，在数字高程模型中截取基准输电塔和基准气 象站所处的垂直方向的断面，基于断面计算得到所有输电塔与基准气象站之间的 水平距离和高程；
56.请参阅图3，在一种具体的实施方式中，基准输电塔m与基准气象站n的水 平距离为lm，高程为hm，线路中其余输电塔i与基准气象站的水平距离为li,高 程为hi。
57.根据平均植被高度、最大高程、水平距离、高程以及基准气象站的实际风速， 计算得到所有输电塔的理论风速。
58.在本发明实施例中，根据公式(1)计算得到基准输电塔m的理论风速：
[0059][0060]
其中，vm为基准输电塔m的理论风速，vn风速仪监测的风向，hm为基准输 电塔m与基准气象站n的水平距离的高程，lm为基准输电塔m与基准气象站n的 水平距离，h为待监测输电线路在目标区域的平均植被高度，h
max
为待监测输电线 路在目标区域的平均植被高度的最大高程。
[0061]
基于相同的技术构思，根据公式(1)能够计算得到其余输电塔i的理论风 速vi。
[0062]
在一个实施例中，在待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，包 括：
[0063]
获取待监测输电线路的中点，选择离中点最近的输电塔作为基准输电塔。
[0064]
在本实施例中，该中点可以为待监测输电线路的长度中点，也可以为待监测 输电线路的起点和终点的连线中点。
[0065]
在一个实施例中，根据基准输电塔的理论风速与基准输电塔的实际风速计算 得到风速修正系数，包括：
[0066]
将基准输电塔的实际风速与基准输电塔的理论风速的比值作为风速修正系 统。
[0067]
具体地，风速修正系数的计算公式为：
[0068]
μ＝um/vmꢀꢀ
(2)
[0069]
其中，μ为风速修正系数，um为基准输电塔的实际风速，vm为基准输电塔 的理论风速。
[0070]
在一个实施例中，根据风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其 余输电塔的实际风速，包括：
[0071]
将修正系数与其余输电塔的实际风速的乘积作为其余输电塔的实际风速。
[0072]
在得到风速修正系数μ之后，结合输电塔i的理论风速根据公式(3)计算 得到所有输电塔i的实际风速：
[0073]vi
＝vi·
μ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0074]
其中，vi为第i个输电塔的实际风速，v’i
为第i个输电塔的理论风速。
[0075]
实施本发明实施例，具有以下有益效果：
[0076]
本发明实施例充分利用现有的气象站，仅需在一个输电塔上安装风速仪即可 计算得到所有的输电塔的实际风速，从而实现对输电线路风速进行实施监测，且 无需采用气象站测到的风速风向作为线路中每个杆塔的风速风向，不仅能够有效 提高风速监测的准确性，还能够有效降低成本。
[0077]
进一步的，本发明实施例基于数字高程模型计算得到基准输电塔的理论风 速，并通过其中安装了风速仪的输电塔的实际风速计算得到风速修正系数，采用 风速修正系数将其他输电塔的理论风速修正得到实际风速，该风速修正系数适用 于实际的复杂地形，从而使得输电线路的输电塔的风速监测更可靠和准确。
[0078]
请参阅图4，基于与上述相同的发明构思，本发明的一个实施例提供了一种 输电线路风速监测装置，包括：
[0079]
气象站查找模块10，用于获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型， 并根据数字高程模型中的经纬度查找离待监测输电线路距离最近的若干个气象 站；
[0080]
基准气象站选取模块20，用于在待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准 输电塔，通过比对安装在基准输电塔上的风速仪与所有气象站监测到的风向，在 若干气象站中选取一个基准气象站，基准气象站监测的风向与风速仪监测的风向 的偏差角度在预设范围内；
[0081]
理论风速计算模块30，用于基于数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风 速；
[0082]
实际风速计算模块40，用于根据基准输电塔的理论风速与基准输电塔的实际 风速计算得到风速修正系数，根据风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算 得到其余输电塔的实际风速。
[0083]
在一个实施例中，理论风速计算模块30，具体用于：
[0084]
根据数字高程模型获取待监测输电线路在目标区域的平均植被高度以及最 大高程；
[0085]
连接基准输电塔和基准气象站，在数字高程模型中截取基准输电塔和基准气 象站所处的垂直方向的断面，基于断面计算得到所有输电塔与基准气象站之间的 水平距离和高程；
[0086]
根据平均植被高度、最大高程、水平距离、高程以及基准气象站的实际风速， 计算得到所有输电塔的理论风速。
[0087]
在一个实施例中，气象站查找模块10，用于：
[0088]
获取待监测输电线路的中点，选择离中点最近的输电塔作为基准输电塔。
[0089]
在一个实施中，实际风速计算模块40，用于：
[0090]
将基准输电塔的实际风速与基准输电塔的理论风速的比值作为风速修正系 统。
[0091]
在一个实施例中，实际风速计算模块40，还用于：
[0092]
将修正系数与其余输电塔的实际风速的乘积作为其余输电塔的实际风速。
[0093]
本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质 上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的输电线路风速监 测的步骤。
[0094]
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来
说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种输电线路风速监测方法，其特征在于，包括：获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型，并根据所述数字高程模型中的经纬度查找离所述待监测输电线路距离最近的若干个气象站；在所述待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，通过比对安装在所述基准输电塔上的风速仪与所有气象站监测到的风向，在若干所述气象站中选取一个基准气象站，所述基准气象站监测的风向与所述风速仪监测的风向的偏差角度在预设范围内；基于所述数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速；根据所述基准输电塔的理论风速与所述基准输电塔的实际风速计算得到风速修正系数，根据所述风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其余输电塔的实际风速。2.如权利要求1所述的输电线路风速监测方法，其特征在于，所述基于所述数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速，包括：根据所述数字高程模型获取所述待监测输电线路在目标区域的平均植被高度以及最大高程；连接所述基准输电塔和所述基准气象站，在所述数字高程模型中截取所述基准输电塔和所述基准气象站所处的垂直方向的断面，基于所述断面计算得到所有输电塔与所述基准气象站之间的水平距离和高程；根据所述平均植被高度、所述最大高程、所述水平距离、所述高程以及所述基准气象站的实际风速，计算得到所有输电塔的理论风速。3.如权利要求1所述的输电线路风速监测方法，其特征在于，所述在所述待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，包括：获取所述待监测输电线路的中点，选择离所述中点最近的输电塔作为基准输电塔。4.如权利要求1所述的输电线路风速监测方法，其特征在于，所述根据所述基准输电塔的理论风速与所述基准输电塔的实际风速计算得到风速修正系数，包括：将所述基准输电塔的实际风速与所述基准输电塔的理论风速的比值作为风速修正系统。5.如权利要求1所述的输电线路风速监测方法，其特征在于，所述根据所述风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其余输电塔的实际风速，包括：将所述修正系数与其余所述输电塔的实际风速的乘积作为其余输电塔的实际风速。6.一种输电线路风速监测装置，其特征在于，包括：气象站查找模块，用于获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型，并根据所述数字高程模型中的经纬度查找离所述待监测输电线路距离最近的若干个气象站；基准气象站选取模块，用于在所述待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，通过比对安装在所述基准输电塔上的风速仪与所有气象站监测到的风向，在若干所述气象站中选取一个基准气象站，所述基准气象站监测的风向与所述风速仪监测的风向的偏差角度在预设范围内；理论风速计算模块，用于基于所述数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速；实际风速计算模块，用于根据所述基准输电塔的理论风速与所述基准输电塔的实际风速计算得到风速修正系数，根据所述风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其余输电塔的实际风速。
7.如权利要求6所述的输电线路风速监测装置，其特征在于，所述理论风速计算模块，具体用于：根据所述数字高程模型获取所述待监测输电线路在目标区域的平均植被高度以及最大高程；连接所述基准输电塔和所述基准气象站，在所述数字高程模型中截取所述基准输电塔和所述基准气象站所处的垂直方向的断面，基于所述断面计算得到所有输电塔与所述基准气象站之间的水平距离和高程；根据所述平均植被高度、所述最大高程、所述水平距离、所述高程以及所述基准气象站的实际风速，计算得到所有输电塔的理论风速。8.如权利要求6所述的输电线路风速监测装置，其特征在于，所述气象站查找模块，用于：获取所述待监测输电线路的中点，选择离所述中点最近的输电塔作为基准输电塔。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的输电线路风速监测的步骤。

技术总结
本发明公开了一种输电线路风速监测方法、装置及存储介质，其中方法包括：获取待监测输电线路在目标区域的数字高程模型，并根据数字高程模型中的经纬度查找离待监测输电线路距离最近的若干个气象站；在待监测输电线路中选择一个输电塔作为基准输电塔，在若干气象站中选取一个基准气象站，基准气象站监测的风向与风速仪监测的风向的偏差角度在预设范围内；基于数字高程模型计算得到所有输电塔的理论风速；根据基准输电塔的理论风速与基准输电塔的实际风速计算得到风速修正系数，根据风速修正系数以及其余输电塔的理论风速计算得到其余输电塔的实际风速。本发明实施例不仅能够有效提高输电线路的风速监测的准确性，而且还能够有效降低成本。有效降低成本。有效降低成本。


技术研发人员：罗啸宇 聂铭 谢文平 刘小璐 黄正 董重里 梁永纯 吕旺燕 肖凯
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8