自然災害下的設備風險評估預警應用

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摘要：本文基于自然災害是對電網穩(wěn)定運行的一大威脅，由于云南處于云貴高原地帶，大部分地區(qū)的海拔處于1500到2000米之間，且存在部分超過3000米的海拔高度，受高海拔的影響，覆冰、山火、雷電、地震都是較為常見且危害較大的自然災害。在這些自然災害面前，電網設備也很難避免不受影響，在自然災害這種不可抗力面前，預警就變得重要起來。針對各類監(jiān)測設備監(jiān)測到的自然災害數(shù)據，及時結合電網設備進行分析，對受災或可能受到自然災害影響的設備信息進行推送告警，通知工作人員及時排查，降低自然災害對電網設備的影響。

關鍵詞：自然災害；風險評估；預警；設備運行

云南省地勢自北向南呈階梯狀逐級下降，屬山地高原地形，山地面積占比高達88.64%，高海拔與山地在帶來豐富的自然物資的同時，同樣會帶來多樣的自然災害。覆冰、地震、山火、雷電等自然災害在云南都是較為常見的自然災害，這對電網的穩(wěn)定運行提出了巨大的挑戰(zhàn)。本文針對云南常見的自然災害，提出了一套基于自然災害的設備風險評估與預警應用體系。

1自然災害對電網的影響

自然災害是人類依賴的自然界中所發(fā)生的異常現(xiàn)象，且對人類社會造成了危害的現(xiàn)象和事件。這些自然災害和環(huán)境破壞之間又有著復雜的相互聯(lián)系。人類要從科學的意義上認識這些災害的發(fā)生、發(fā)展以及盡可能減小它們所造成的危害。云南地處云貴高原上，有較多的自然災害，包括覆冰、山火、地雷、地震。在這些自然災害面前，電網穩(wěn)定運行也將受到巨大挑戰(zhàn)。因此,采用科學有效的方法,及時開展自然災害下設備風險評估與預警具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。本文在分析了基于自然災害與電網設備信息，提出了一套基于自然災害的設備風險評估與預警辦法，分析各設備受影響情況，并通知工作人員去核查與維護設備，對電網的安全、穩(wěn)定、高效的運行提供幫助。

2自然災害數(shù)據應用的不足

隨著科學技術的不斷提高，對于各類自然災害數(shù)據的監(jiān)測都已經擁有了較為全面且準確的手段，如地震發(fā)生后，可通過數(shù)據處理軟件調取地震波形進行分析，測算出地震的時間、地點與等級三要素；山火可通過衛(wèi)星進行監(jiān)測，根據地面亮度點進行分析，確認山火點，再結合山火點周圍的植被類型與風力風向，進行山火趨勢推演。雖然已經可以監(jiān)測這些自然災害數(shù)據，但這些數(shù)據分散于不同的系統(tǒng)中，電網缺乏對這些自然災害數(shù)據的融合處理，不具備自然災害數(shù)據的自動接入功能，缺乏通過自然災害與電網設備進行分析計算，需要一套受自然災害影響設備的風險評估模型。這些的缺乏使得每次自然災害的發(fā)生需要工作人員大規(guī)模去檢查受災情況，且有時候會導致電網受災情況進一步惡化。針對這些問題亟需開展自然災害的風險評估與告警，降低自然災害對電網的運行所造成的影響。

3基于自然災害的設備風險評估與預警

3.1自然災害數(shù)據的接入

自然災害數(shù)據雖然已經都被人們監(jiān)測到了，但目前仍分布于各系統(tǒng)中，數(shù)據無法接入電力內網中，所以導致自然災害數(shù)據無法和電力數(shù)據進行結合。精確而及時的自然災害數(shù)據通過人工發(fā)現(xiàn)與錄入會具有較大的延時，無法有效應對各種自然災害的突發(fā)情況。所以亟需開展自然災害數(shù)據的接入，通過接口、消息隊列、文件服務等形式將自然災害接入電力內網，具體網絡結構如圖1所示。針對各類自然災害數(shù)據采用不同的方式進行傳輸，針對文件量較大的氣象數(shù)據，采用SFTP文件傳輸?shù)姆绞竭M行傳輸；地震數(shù)據結構簡單，數(shù)據量較少，采用結構化方式進行傳輸。在數(shù)據接入的同時，保證電力內網信息安全也是重中之重的一個環(huán)節(jié)，增加內外網防火墻，采用單向網閘技術，保證高密級別內網數(shù)據不能流向外網，但外網的數(shù)據可以流向內網，從而保證數(shù)據交互的同時，內網數(shù)據不泄露至外網。

3.2自然災害影響設備風險評估

數(shù)據通過應用接入成功后，開展自然災害影響設備風險評估。首先開展地理空間距離計算，目前可使用的機房方法包括球面模型和橢球模型兩類：其中球面模型計算方法將地球看成一個標準球體，球面上兩點之間的最短距離即大圓弧長，這種方法使用較廣，但存在一定的誤差；橢球模型，該模型最貼近真實地球，精度也最高，但計算較為復雜。下面我們選取三種分析方法進行對比，選擇最優(yōu)算法作為自然災害下設備風險情況分析算法。（1）方法一：OracleSpatial空間分析之緩沖區(qū)分析方法分析函數(shù)SDO_GEOM.SDO_WITHIN_DISTANCE(sdo_Geometry1,Distance,sdo_Geometry2,Tolerance,'unit')用于判斷自然災害點在指定的距離內周邊附近桿塔信息。其中sdo_Geometry1，sdo_Geometry2為空間數(shù)據對應的幾何對象。Tolerance:容許的精度范圍；Distance:指定的距離；Unit:用于表示距離的單位，可能是m或是km等長度單位，但必須是SDO_DIST_UNITS表中列舉出來的單位之一。（2）方法二：Haversine地理空間距離算法。此模型將地球看成圓球，假設地球上有A(經緯度為ja，wa)，B（經緯度為jb，wb）兩點，A和B兩點的球面距離就是AB的弧長，AB弧長=R*∠AOB（注：∠AOB是A、B分別于地球的球心的連線的夾角，R是地球半徑，約為6367千米），如圖2所示。根據經緯度，以及地球半徑R，將A、B兩點的經緯度坐標轉換成球體三維坐標；根據A、B兩點的三維坐標求AB長度。最終得出AB兩點得距離。（3）Haversine地理空間距離算法Haversine公式采用了正弦函數(shù)，即使距離非常小，也能保持足夠的有效數(shù)字。R為地球半徑?？扇∑骄?371km。φ1,φ2表示兩點的緯度。Δλ表示兩點經度的差值。通過上述三種方法，可準確計算出自然災害與設備的距離，再結合設備的抗風險等級進行分析。將歷史的自然災害數(shù)據與電網數(shù)據進行分析，最終確定與歷史災害影響情況吻合的算法。再依據此算法，分析設備與自然災害點的距離，同時結合設備自身抗風險等級進行關聯(lián)分析，對設備風險進行評估。當發(fā)現(xiàn)設備距離災害點較近且災害情況大于設備的抗風險等級，會通過多樣的手段進行風險預警。

3.3設備風險預警

當設備風險評估完成后，數(shù)據分析服務會將數(shù)據推送至告警服務器，告警服務器采用應用推送、短信告警、郵件告警的方式進行推送消息。工作人員可通過手機、電腦等設備進行查看推送的消息，及時了解自然災害影響的設備情況。同時采用多種消息渠道推送，降低接收失敗的問題。具體的告警如圖3所示。

參考文獻

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作者：丁薇 顧仕強 劉楊 單位：云南電網有限責任公司電力科學研究院