基于实时气象信息的电网灾害预警分析

田　兵，李　冬，邓　昊，于海涛，颜　康

（国网山东省电力公司，济南　250001）

基于实时气象信息的电网灾害预警分析

田兵，李冬，邓昊，于海涛，颜康

（国网山东省电力公司，济南250001）

气象信息作为电网系统中的独立部分，没有与电网GIS结合。当气象灾害发生时，由于未能及时有效地预警，无法提前预知气象灾害对电网设备的影响，只能在气象灾害发生后采取对应措施，影响了电网的可靠供电。在电网GIS中对电网资源和气象数据进行格网化表达，能够直观展示电网资源受气象变化影响后的空间分布及山东省内不同区域的分布规律，还能够在时间上形成以格网为基础的数据系列，便于实时分析气象数据对电网设备的影响。

电网GIS平台；实时气象；灾害预警；格网化；关联分析

0　引言

电网设施监测预警水平的高低直接影响电网的安全、稳定、优质和经济运行。在发生气象灾害的紧急情况下，及时准确获取当前受灾电网设施实时气象信息及气象预警信息，可以充分发挥应急力量，控制事态发展，保护电网设备和人员安全，并减少损失。在GIS平台中，由于空间多元数据量大而杂，划分格网的单元数据量大，速度慢，格网质量难以保证，严重影响GIS平台运行效率。而且怎样从海量数据中寻找有用数据对GIS平台来说是一个重要的课题。

为了弥补现有技术缺陷，提出一种基于GIS平台气象影响范围分析灾害预警分析方法，根据GIS平台中格网数量生成格网矩阵，通过对矩阵内多元数据元素和气象变化数据的分析，综合计算、精确剖析气象变化对各电网设备（杆塔、变电站、电缆等）造成的影响，使电网运维部门能够直接查看故障电网设备。

1　基于实时气象信息的电网灾害预警分析方法

1.1数据接入和数据集成规范

由于气象数据与电网资源数据的数据接入方式、数据格式及存储使用规范不同，需要一整套完善的气象数据接入及数据集成规范。包括：气象信息获取，即通过建立专门气象数据通道，第一时间获取气象部门实时监测信息、预警信息及各种灾害预报信息；建立气象数据接入及集成规范，即根据数据类型及电网对气象数据需求制定专门的气象数据接入及集成规范，实现不同网络间的气象数据交互。

1.2可靠的气象数据存储及分析机制

建立基于电网GIS的气象数据服务器，按照信息安全规定，实现实时监测数据、预报数据、预警数据、专题服务数据存储；根据不同的数据类型、全省电网设施分布及气象监测站分布进行气象数据预处理，提高前台数据展示效率。

1.3基于电网GIS的气象数据展现

1）建立电网GIS气象数据库，针对不同的气象数据格式（格点数据、XML格式数据、TXT格式数据和二进制格式）分别建立数据表；创建电网GIS气象数据库索引；建立数据库过滤标准规范；创建不同气象数据格式的数据字段，即建立与每种数据格式对应的数据库字段。

2）分别对不同格式的气象数据进行处理，处理内容包括：将风速数据转化为风力等级，将角度转化为风向，生成风标图片；将温度数据转化为温度范围，将气象编码转化为天气预报图片；将天气预报图片、风标图片以及温度范围3个要素合成一张图片；对原始数据和处理后的数据分别存储至电网GIS气象数据库；对TXT文本格式的地质灾害或森林火险基础数据进行扫描分析，提取预警级别、类型、发布时间、预警发布单位、有效时限信息进行分类存储。将处理完成的内容转换成电网GIS能够存储并直接展示的数据格式，并存储至电网GIS气象数据库。

标准气象数据接口包括气象数据接收端数据接口（用于实时接收气象数据并存储），气象数据访问接口（用于向电网GIS提供气象数据），对外接口（电网GIS对外提供统一的气象服务接口）。

3）对电网GIS气象数据库内不同格式的数据分别进行解析，并将解析的数据存储至前台服务器。

4）对于解析出的数据，利用灰度增强方法对可调用的气象数据的最大范围进行扩展，增强展示效果。

1.4电网设施精确定位及关联分析

根据气象局提供的气象监测站坐标信息对电力设备的地理坐标进行坐标校准，再通过16进制转换坐标，再进一步转换坐标系将气象监测站坐标信息定位到电网GIS地图中；直接由电网GIS平台导出设备图层至电网GIS地图中，将经过转换后的1600多个监测站坐标定位到电网GIS地图，建立单独的气象图层。具体步骤为：

1）根据实际的查询需求，在电网GIS平台上选取设备图层范围。

2）查询设备图层范围内气象监测站实时监测的气象数据。

3）将有气象数据的图层与电网GIS平台的设备图层进行叠加。

4）根据气象图层和电网设备图层叠加结果分析设备空间分布情况及监测站气象要素，确定当前设备的气象信息，实现气象信息与电力设备关联。还可以圆周范围动态关联，根据不同时间实际情况，可以人工调整关联范围，关联气象要素及电力设备对象，如根据冬季冻雨易发时增大关联范围，综合分析大监站与区域站 （大监站为24 h值守大型气象监测站，监测要素齐全，准确性高；区域站为无人值守自动监测站，监测要素少，准确性相对较低），详细了解电力设备周围气象情况，如图1所示。

图1　电网设施精确定位

1.5电网资源格网化气象影响范围分析

图2　影响范围分析

把地理区域划分为多块网格，并根据GIS平台中网格数量生成网格矩阵；实时获取气象信息；在GIS平台前端容器进行监听；并按照气象信息对电网设施影响要素等功能展示的要求进行显示调用图层算法编制与部署，根据接收气象数据的逻辑处理动态调用到图层；把地理区域划分为多块网格，并根据GIS平台中网格数量生成网格矩阵；实时获取气象信息；在GIS平台前端容器进行监听；按照气象信息对电网设施影响要素等功能展示的要求进行显示，如图2所示。

2　实现功能

2.1实时气象监测功能

将覆盖山东省1 600多个气象监测站的实时气象数据在电网GIS平台上与变电站、线路、杆塔等矢量数据叠加结合，可实时掌握变电站及输电走廊附近的温度、风向、风速、相对湿度、降水强度、地面气压、能见度等气象监测信息，为电网提供直观的气象实时数据。在系统上点击相应电网设施在显示实时数据的同时，提供以上要素过去24 h演变曲线，研究了解气象演变对电网运行的影响规律。

2.2灾害性天气预警功能

实现对省、市、县3级预警信号及14类灾害性天气预警信息在国网GIS系统上的实时展示，同时与此范围内的电力设施相关联，生成受影响的设备列表。另一方面，根据山东地域气候特点和电网实际分布，结合卫星云图、雷达图等精准专业预报预警和实时数据分析，可生成山东电网雷电、强降雨、大风、大雾、台风、高温等气象专题图。利用电网GIS平台中移动GIS支撑和三维GIS应用，拓展相关气象信息数据的短信推送、手机发布、基于GIS的移动应用和三维应用等功能，如图3所示。

图3　气象灾害预警及处置分析

2.3电网故障预警功能

将气象监测预警数据与电网设备抗灾害等级信息结合，分析灾害情况下可能发生故障的设备，生成故障设备文件，发送至调度智能分析模块。

2.4调度智能分析功能

结合气象预警数据进行详细的电网故障分析计算，计算结果包括电网事故总体状态、失电区域线路、变电站和用户、按失电区域提供调度恢复供电参考方案，并将计算结果传送到应急系统，为应急系统的状态查看、应急启动、方案生成提供参考信息。

2.5预警状态分析功能

应急系统获取调度智能分析模块的计算结果，查看预警事故可能造成的停电区域线路和用户情况及调度智能分析模块提供的参考方案。

3　应用及意义

3.1实际应用

2014-05-12防灾减灾综合监测预警系统上线试运行，气象监测、气象预警、电网气象、辅助决策、信息报送、应急处置等主要功能开始推广试用。

2014-05-27烟台强对流天气灾害及2014-05-29威海山火应急处置期间，结合灾害地点实时气象、电网分布，实时监控灾害发展态势，为应急处置提供了最直接有效的技术支持。

2015年“4.17”烟台龙口山火监测预警、“6.10”强对流灾害天气、第9号台风“灿鸿”等应急处置期间，凭借实时、有效的监测预警数据，在着火点控制、台风预警等方面发挥了巨大作用，体现了很强的实效性。

3.2现实意义

通过GIS应用提升电网精益化管理水平。电网GIS平台采用开放的架构、通用的技术，整合了基础地理数据和电网资源数据，基于实时气象的电网灾害预警分析对提升GIS系统功能、深化GIS应用具有深远意义，提升了电网的精益化管理水平。

提升了电网防灾减灾能力。气象部门精细化气象数据，集成电网GIS平台地图资源数据与电网资源数据，将监测预警气象信息数据在应急处置、电网运行、供电服务预警等方面进行深化应用，提高了电网对灾害的防范、抵抗能力。

提高了突发事件中响应速度和调度准确性。基于实时气象的电网灾害预警分析为各级调度监视电网运行状况，出现问题要迅速开展先期处置，确保主网稳定、供电平稳；为各单位组织抢修 队伍，提前进驻电网易发事故地点附近的安全区域，充分发挥应急救援基干分队作用，确保以最快速度展开电网抢修。提高供电企业内部各部门、各单位间协调联动，形成合力，提高应急指挥及决策效率，全面做好应急装备和物资提供。

4　结语

加强基于实时气象的电网灾害预警分析研究，提升电网系统基于气象因素的防灾减灾能力，对增强应急指挥决策管理水平具有重要意义。因此，未来应重点完善电网—气象联动机制，深化基于电网GIS的气象应用水平，最大限度地使电网资源运行少受气象灾害的侵扰，提升电网防灾减灾水平。

［1］国家电网公司，国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司绍兴供电公司，等.基于GIS的电网防台救灾辅助决策支持系统：中国，201310747527.6［P］.2013-12-31.

［2］张铁英.基于GIS的多源气象数据合成与分析［J］.黑龙江科技信息，2013（4）：35.

［3］程耿东，蔡文学.基于分灾模式的结构防灾减灾设计概念初探［J］.自然灾害学报，1996（1）：22-27.

［4］罗文芳.提高应对气象灾害应急服务能力的探讨与思考［J］.防灾科技学院学报，2008（2）：11-15.

［5］唐田.关于电网防灾减灾问题的研究与探讨［J］.云南电力技术，2012（6）：14-20.

Grid Disaster Warning Based on Real-time Weather Information

TIAN Bing，LI Dong，DENG Hao，YU Haitao，YAN Kang
（State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

As an independent part of the grid system，meteorological information does not combine with grid GIS.When meteorological disasters occur，because of the failure to alert in a timely and effective manner，the meteorological disaster impact on power grid equipment cannot be predicted.Corresponding measures are taken only after disasters which seriously affects reliable power supply.The gridding of grid resources and meteorological data in the grid GIS can directly display the spatial distribution of grid resources after climate change，and the distribution law of different areas in Shandong province.Data series based on the lattice network are formed in terms of time，which are convenient for the real-time influence analysis of meteorological data for grid equipment.

grid GIS platform；real-time weather；disaster warning；gridding；correlation analysis

TM7；P45

A

1007-9904（2015）11-0040-03

2015-06-07

田兵（1965），男，高级工程师，从事信息通信管理工作；

李冬（1971），男，高级工程师，从事信息管理工作；

邓昊（1982），男，工程师，从事信息化咨询工作；

于海涛（1980），男，工程师，从事信息化咨询工作；

颜康（1982），男，工程师，从事信息化咨询工作。