基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法及系统，该方法包括：获取三维场景中的地形数据，从所述地形数据中提取坡度数据；根据所述坡度数据，获取原始坡度值采样矩阵；计算输电线路中每基杆塔的每个采样点到对应杆塔点的距离，得到反二阶距离矩阵；根据所述反二阶距离矩阵，进行反距离权重计算，得到反距离权重矩阵；将所述反距离权重矩阵进行转置处理，得到转置矩阵；将所述原始坡度值采样矩阵与所述转置矩阵相乘，得到结果矩阵；获取结果矩阵的主对角元素，得到每基杆塔的坡度值；根据每基杆塔的坡度值，计算出每基杆塔的地面倾角。本发明专利技术比较充分地考虑了杆塔附近的地形，是一种地面倾角的综合取值，精确性高。精确性高。精确性高。

【技术实现步骤摘要】
基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统防雷
，具体涉及基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法及系统。

技术介绍

[0002]输电线路是电网的基础组成部分，其安全性、可靠性以及稳定性对保障电力系统的稳定运行具有至关重要的作用。输电线路由于长期处于自然环境中，且大多穿越旷野、丘陵或高山，雷雨季节，雷击故障频繁发生，输电线路的安全性、可靠性以及稳定性面临严峻考验。输电线路的雷击故障在整个电力系统故障成因中占比很高，其导致的故障也往往最严重，严重威胁到电网运行的安全、可靠、稳定性。
[0003]目前输电线路防雷性能评估方法需要综合考虑线路走廊雷电活动情况、线路地形地貌特征、线路结构、绝缘配置、防雷措施等因素。其中，线路地形地貌特征采用地面倾角进行量化。然而，在传统算法中，对地面倾角的量化分析往往只是对地形坡度值做了简单地转换，比如坡度值取最大最小值或者多个采样点的均值，而并未综合考虑杆塔所处区域的复杂地形情况，即地面总是起伏不定的，导致地形参数对防雷性能的计算结果的正向贡献率不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术输电线路雷电防护中杆塔所在位置地面倾角的量化分析往往只是对地形坡度值做了简单地转换，比如坡度值取最大最小值或者多个采样点的均值，而并未综合考虑杆塔所处区域的复杂地形情况，即地面总是起伏不定的，不能综合反应地面倾角，精确性不高，对防雷性能的计算结果的正向贡献率不高。
[0005]本专利技术目的在于提供基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法及系统，考虑杆塔附近的地形对地面倾角的取值影响，规避了取最大最小或均值等方法对地形的坡度的削高填低作用，比较充分地考虑了杆塔附近的地形，是一种地面倾角的综合取值，精确性高。本专利技术为后续落雷风险系数的计算、预警提供了更加精确的服务。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法，该方法包括：
[0008]获取三维场景中的地形数据，从所述地形数据中提取坡度数据；根据所述坡度数据，获取原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
；
[0009]计算输电线路中每基杆塔的每个采样点到对应杆塔点的距离，得到反二阶距离矩阵D
(n,m)
；根据所述反二阶距离矩阵D
(n,m)
，进行反距离权重计算，得到反距离权重矩阵W
(n,m)
；将所述反距离权重矩阵W
(n,m)
进行转置处理，得到转置矩阵IDW
(m,n)
；
[0010]将所述原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
与所述转置矩阵IDW
(m,n)
相乘，得到结果矩阵S
(n,n)
；获取结果矩阵S
(n,n)
的主对角元素，得到每基杆塔的坡度值；
[0011]根据每基杆塔的坡度值，计算出每基杆塔的地面倾角。
[0012]进一步地，该方法还包括：
[0013]将电网输电线路进行参数化建模，并叠加地形数据进行全景化仿真，得到三维场景。
[0014]进一步地，根据所述坡度数据，获取原始坡度值采样矩阵，包括：
[0015]根据所述坡度数据，沿每一基杆塔的输电线走向的垂线方向左右分别等间距Δd米累加采样，获取各采样点的原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
；
[0016]所述原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
为一个n*m的矩阵，n＝N，m＝M，其中，N为某输电线路的杆塔基数，M为沿每一基杆塔的输电线走向的垂线方向左右各有的采样点数。
[0017]进一步地，所述反距离权重矩阵W
(n,m)
中每个反距离权重值w
ij
的计算公式为：
[0018][0019]其中，d
ij
∈D
(n,m)
，D
(n,m)
是反二阶距离矩阵；w
ij
∈W
(n,m)
，其中i∈[1,n]，j∈[1,m]，w
ij
是第i基杆塔的第j个采样点到杆塔的反距离权重值，且满足w
ij
∈(0,1)。
[0020]进一步地，所述计算输电线路中每基杆塔的每个采样点到对应杆塔点的距离，距离计算公式为：
[0021]dist
ij
＝Δd
×
index
j
[0022]其中，dist
ij
∈Dist
(n，m)
，i∈[1,n]，j∈[1,m]，其中dist
ij
是第i基杆塔的第j个采样点到杆塔点的距离，Δd是采样间距，应满足Δd>0，index
j
是采样点序号，满足条件index
j
∈[1,m]。
[0023]进一步地，每基杆塔的地面倾角计算公式为：
[0024]V
theta(i)
＝λV
slope(i)
，i∈[1,n][0025]其中，V
t
h
eta(i)
是第i基杆塔的地面倾角，V
slope(i)
是第i基杆塔的基于反距离权重计算得到的地形坡度值，V
slope(i)
的取值为结果矩阵S
(i
，
i)
中的主对角元素，λ为系数。
[0026]进一步地，所述根据每基杆塔的坡度值，计算出每基杆塔的地面倾角，包括：
[0027]根据每基杆塔的左坡度值，计算出每基杆塔的左地面倾角值；
[0028]根据每基杆塔的右坡度值，计算出每基杆塔的右地面倾角值。
[0029]其中，左、右坡度值二者采用同样的计算方法，左、右地面倾角值二者采用同样的计算方法。
[0030]第二方面，本专利技术又提供了基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析系统，该系统包括：
[0031]获取单元，用于获取三维场景中的地形数据；
[0032]坡度数据提取单元，用于从所述地形数据中提取坡度数据；
[0033]原始采样矩阵单元，用于根据所述坡度数据，获取原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
；
[0034]基于反距离权重计算单元，用于计算输电线路中每基杆塔的每个采样点到对应杆塔点的距离，得到反二阶距离矩阵D
(n,m)
；根据所述反二阶距离矩阵D
(n,m)
，进行反距离权重计算，得到反距离权重矩阵W
(n,m)
；
[0035]转置处理单元，用于将所述反距离权重矩阵W
(n,m)
进行转置处理，得到转置矩阵
IDW
(m,n)
；
[0036]杆塔坡度计算单元，用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法，其特征在于，该方法包括：获取三维场景中的地形数据，从所述地形数据中提取坡度数据；根据所述坡度数据，获取原始坡度值采样矩阵；计算输电线路中每基杆塔的每个采样点到对应杆塔点的距离，得到反二阶距离矩阵；根据所述反二阶距离矩阵，进行反距离权重计算，得到反距离权重矩阵；将所述反距离权重矩阵进行转置处理，得到转置矩阵；将所述原始坡度值采样矩阵与所述转置矩阵相乘，得到结果矩阵；获取结果矩阵的主对角元素，得到每基杆塔的坡度值；根据每基杆塔的坡度值，计算出每基杆塔的地面倾角。2.根据权利要求1所述的基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法，其特征在于，该方法还包括：将电网输电线路进行参数化建模，并叠加地形数据进行全景化仿真，得到三维场景。3.根据权利要求1所述的基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法，其特征在于，根据所述坡度数据，获取原始坡度值采样矩阵，包括：根据所述坡度数据，沿每一基杆塔的输电线走向的垂线方向左右分别等间距累加采样，获取各采样点的原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
；所述原始坡度值采样矩阵R
(n,m)
为一个n*m的矩阵，n＝N，m＝M，其中，N为某输电线路的杆塔基数，M为沿每一基杆塔的输电线走向的垂线方向左右各有的采样点数。4.根据权利要求3所述的基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法，其特征在于，所述反距离权重矩阵W
(n,m)
中每个反距离权重值w
ij
的计算公式为：其中，d
ij
∈D
(n,m)
，D
(n,m)
是反二阶距离矩阵；w
ij
∈W
(n,m)
，其中i∈[1,n]，j∈[1,m]，w
ij
是第i基杆塔的第j个采样点到杆塔的反距离权重值，且满足w
ij
∈(0,1)。5.根据权利要求3所述的基于反距离权重的杆塔位置地面倾角分析方法，其特征在于，所述计算输电线路中每基杆塔的每个采样点到对应杆塔点的距离，距离计算公式为：dist
ij
＝Δd
×
index
j
其中，dist
ij
∈Dist
(n，m)
，i∈[1,n]，j∈[1,m]，其中dis...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小敏，庞金彪，李旭旭，徐俊，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：