CN109035361A - 电网风速分布图绘制方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网风速分布图绘制方法，包括获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；根据所述风速数据计算出最大阵风系数取值范围；根据所述地形资料和所述最大阵风系数得到最大阵风系数换算表；根据所述最大阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图。提出了一种电网沿海地区台风阵风风速分布图绘制的总体方法。

Description

电网风速分布图绘制方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及电网防灾减灾中的输电线路设计和改造的技术领域，尤其涉及一种电网风速分布图绘制方法、装置、设备及介质。

背景技术

设计风速是架空输电线路设计的关键参数，设计风速取值直接关系到线路工程的经济性、安全性和适用性。目前架空输电线路设计风速主要依据线路走廊附近长期气象台站的风速资料、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012和同区域已建线路设计风速综合考虑确定。我国东南沿海地区受台风侵袭严重，沿海地区输电线路防风减灾形势严峻。

《核电厂工程气象技术规范》(GB/T 50674-2013)中规定：“设计基准风速技术宜先通过离地10m高度10min平均年最大风速系列，采用概率论法推算重现期百年一遇最大风速，再根据10min平均和极大风速的相关关系推算设计基准风。极大风速和10min平均最大风速的相关关系宜通过实测资料统计分析得出”，采用10分钟平均风进行设计校核不能满足电网安全运行需要，因阵风风速过大导致线路受损的情况时有发生，在台风阵风风速分布图绘制方法上，没有对地形资料的考虑，也没有公认的绘制方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电网风速分布图绘制方法，能在考虑地形资料的信息下结合阵风系数，对现有的风速分布进行重新绘制，提出了一种电网沿海地区台风阵风风速分布图绘制的总体方法。

第一方面，本发明提供了一种电网风速分布图绘制方法，包括：

获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；

根据所述风速数据计算出最大阵风系数取值范围；

根据所述地形资料和所述最大阵风系数得到最大阵风系数换算表；

根据所述最大阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

在第一个方面的第一种可能实现方式中，所述获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料包括：

获取所述气象台站台风登陆时的风速数据包括瞬时风速数据和时距10min的平均风速数据；

获取所述气象台站周围的地形资料包括海面、海岛、近岸、台地、丛林。

结合第一个方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述根据所述风速数据计算出最大阵风系数范围包括：

根据最大的所述瞬时风速数据和所述时距10min的平均风速比值得到最大阵风系数；

采用二次曲线对每次的所述时距10min的平均风速下的所述最大阵风系数进行曲线拟合，得到最大阵风系数随平均风速变化的曲线；

根据所述最大阵风系数随平均风速变化的曲线拟合结果，计算出不同的时距10min的平均风的所述最大阵风系数取值范围。

结合第一个方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述根据所述地形资料和所述阵风系数得到最大阵风系数换算表包括：

根据所述地形资料将下垫面划分为海面、海岛、近岸、台地、丛林五类下垫面特征；

根据所述阵风系数取值范围获取所述五类下垫面特征相对应的最大阵风系数取值范围，得到所述最大阵风系数换算表。

在第一方面的第四种可能实现方式中，所述根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图包括：

根据所述阵风系数换算表获取不同下垫面特征的不同时距10min平均风的最大阵风系数取值范围；

根据所述最大阵风系数取值范围获取得到相应的最大阵风系数；

在所述现有电网沿海风速分布图上乘以所述相应的最大阵风系数，以实现对现有电网沿海风速分布图的绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

第二方面，本发明实施例提供了一种电网风速分布图绘制装置，包括：

获取模块，用于获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；

计算模块，用于根据所述风速数据计算出阵风系数取值范围；

换算表获取模块，用于根据所述地形资料和所述阵风系数得到阵风系数换算表；

绘制模块，用于根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制。

第三方面，本发明实施例提供了一种电网风速分布图绘制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的电网风速分布图绘制方法。

第四方面，本发明实施例提供了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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的电网风速分布图绘制方法。

上述技术方案的一个技术方案具有如下优点：获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；根据所述风速数据计算出阵风系数取值范围；根据所述地形资料和所述阵风系数得到阵风系数换算表；根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，提出了一种电网沿海地区台风阵风风速分布图绘制的总体方法。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的电网风速分布图绘制方法流程示意图；

图2是本发明第一实施例提供的最大阵风系数示意图；

图3是现有电网沿海风速分布图；

图4是本发明第一实施例提供的最大瞬时风速分布图；

图5是本发明第二实施例提供的一种电网风速分布图绘制装置的结构示意图；

图6是本发明第三实施例提供的电网风速分布图绘制设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电网风速分布图绘制方法，以下分别进行详细说明。

实施例一

参见图1，本发明第一实施例提供的电网风速分布图绘制方法流程示意图；

S11、获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；

需要说明的是，国内输电线路设计风速指的是10m高度10分钟平均风，在本实施例中，所述平均风指的是10m高度10分钟平均风的风速值，所述阵风指的是数秒内的风速平均值。

在本实施例中，收集沿海长期气象站建站以来记录到的台风登陆时风速数据与长期站周围的地形资料，筛选出10分钟平均风在18m/s以上的风速数据。

优选地，所述获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料包括：

获取所述气象台站台风登陆时的风速数据包括瞬时风速数据和时距10min的平均风速数据；

获取得到的风速数据是瞬时风速数据序列和时距10min的平均风数据序列。

获取所述气象台站周围的地形资料包括海面、海岛、近岸、台地、丛林。

在本实施例中，将下垫面特征进行分类，分成了海面、海岛、近岸、台地、丛林，其中，水体的分为了海面，滩涂和平地分为了近岸，台地和丘陵都分为台地一类，丛林和山地都分为了丛林，这样做一方面考虑了大部分下垫面特征，但又考虑实际操作可行性，没有过多的细化下垫面特征，足够满足工程应用需要，本发明对此不作具体限定。

S12、根据所述风速数据计算出最大阵风系数取值范围；

需要说明的是，阵风系数是考虑到瞬时风较平均风大而乘的系数，一般定义是阵风风速与时距10min的平均风速之间的比值，以确定任意给定时间内的最大(最小)阵风风速。一般地，湍流强度越大，阵风系数也越大；阵风持续时间越长，阵风系数越小。

需要指出的是，按上述方法得到的阵风系数的经验值和经验公式是按照大气来流的数据得到的，它们对结构迎风面上的覆面结构设计是可以的，因为迎风面上的湍流特征与大气来流特征相近，但对于结构屋面上的负压区却不一定适用，因为这些区域主要是受漩涡的作用，其湍流特征与来流的湍流特征不同。工程中的覆面结构往往由负压区的风压值控制设计，因此，在结构的覆面结构设计时，要特别注意负压区阵风系数的取值。同时，上述阵风系数的方法应用于大面积覆面结构时，由于采用了压力峰值的全部相关，其结果是偏保守的

在本实施例中，所述根据所述风速数据计算出最大阵风系数范围包括：

根据最大的所述瞬时风速数据和所述时距10min的平均风速比值得到最大阵风系数；

需要说明的是，基于现有的采用10分钟平均风进行设计校核不能满足电网安全运行需要，因阵风风速过大导致线路受损的情况时有发生，所以本发明实施例的阵风系数是根据获取得到的所述是瞬时风速数据序列中的最大值和时距10min的平均风速数据进行比值计算出所述最大阵风系数。

采用二次曲线对每次的所述时距10min的平均风速下的所述最大阵风系数进行曲线拟合，得到最大阵风系数随平均风速变化的曲线；

根据所述最大阵风系数随平均风速变化的曲线拟合结果，计算出不同的时距10min的平均风的所述最大阵风系数取值范围。

具体的，参见图2，根据G＝max(Uss)/U10对获取的气象站台的风速数据进行计算之后，获取得到的是最大的阵风系数，其中，max(Uss)是最大的瞬时风速数据，U10是所述时距10min的平均风速数据，采用二次曲线对每次平均风速下的最大阵风系数进行曲线拟合，根据所述最大阵风系数随平均风速变化的曲线拟合结果，计算出不同的时距10min的平均风的所述最大阵风系数取值范围，其中，可根据实际情况对时距10min的平均风进行划分，以根据划分的结果进行计算不同的平均风速下的最大阵风系数取值范围，假设，如＜31m/s的时距10min的平均风风速对应二次曲线最大值有大于1.7的，最大值取1.7，没有大于1.7，按实际对应范围取。39m/s～43m/s的时距10min的平均风风速；35～39m/s；31～35m/s的按二次曲线对应值确定阵风系数取值范围，＞43m/s的时距10min的平均风风速有小于1.2的，最小值去1.2，没有小于1.2的，按实际对应范围取，本发明对此不作具体限定。

需要说明的是，电网风速分布图都是2m/s一个等级，这里的划分和现有电网风速分布图中的风速划分相对应，对时距10min的平均风划分为＞43m/s；39m/s～43m/s；35m/s～39m/s；31m/s～35m/s；＜31m/s共5个阶梯，本发明对此不作具限定。

S13、根据所述地形资料和所述最大阵风系数得到最大阵风系数换算表；

优选地，所述根据所述地形资料和所述阵风系数得到最大阵风系数换算表包括：

根据所述地形资料将下垫面划分为海面、海岛、近岸、台地、丛林五类下垫面特征；

根据所述阵风系数取值范围获取所述五类下垫面特征相对应的最大阵风系数取值范围，得到所述最大阵风系数换算表。

在本实施例中，结合地形资料，根据不同的下垫面，计算出每类下垫面特征下不同时距10min的平均风风速对应的阵风系数取值范围，在得到了不同的时距10min的平均风风速下阵风系数取值范围，计算不同下垫面特征下的最大阵风系数取值范围，或根据不同的下垫面特征计算出阵风系数取值范围，然后根据不同的时距10min的平均风风速对得到的阵风系数取值范围再进行重新计算，本发明实施例对此不作具体限定。

参见表1，在根据所述阵风系数取值范围获取所述五类下垫面特征相对应的最大阵风系数取值范围之后，各时距10min的平均风速与各下垫面特征阵风系数取值一方面依据后文根据气象台站测量得到，另一方面还依据气象中风剖面特征。如海面因为比较光滑，对风的遮挡效应比较小，所以阵风系数取一个值，其余海岛、近岸、台地、丘陵、丛林、山地，主要是参考气象台站的实际测量数据，根据实际数据情况结合设计经验作出此划分的，本发明对此不作具体限定。

表1

S14、根据所述最大阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

优选地，所述根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图包括：

根据所述阵风系数换算表获取不同下垫面特征的不同时距10min平均风的最大阵风系数取值范围；

根据所述最大阵风系数取值范围获取得到相应的最大阵风系数；

在所述现有电网沿海风速分布图上乘以所述相应的最大阵风系数，以实现对现有电网沿海风速分布图的绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

具体的，参见图3，图3是现有电网沿海风速分布图，获取所述现有电网沿海风速分布图上的时距10min平均风的风速数据，根据所述阵风系数换算表获取不同下垫面特征的不同时距10min平均风的最大阵风系数取值范围，根据所述最大阵风系数取值范围获取得到相应的最大阵风系数，假设得到海岛的最大阵风系数取值范围为1.2-1.3，则根据实际情况取值达到相应的最大阵风系数为1.3，则对所述现有电网沿海风速分布图上的时距10min平均风的风速数据，中为海岛的时距10min的平均风风速乘以1.3，得到了最大瞬时风速分布图，参见图4。

实施本实施例具有如下有益效果：

获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；根据所述风速数据计算出阵风系数取值范围；根据所述地形资料和所述阵风系数得到阵风系数换算表；根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，提出了一种电网沿海地区台风阵风风速分布图绘制的总体方法。

参见图5，图5是是本发明第二实施例提供的电网风速分布图绘制装置的结构示意图。包括：

获取模块51，用于获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；

计算模块52，用于根据所述风速数据计算出最大阵风系数取值范围；

换算表获取模块53，用于根据所述地形资料和所述最大阵风系数得到最大阵风系数换算表；

绘制模块54，用于根据所述最大阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

优选地，所述获取模块51包括：

数据获取单元，用于获取所述气象台站台风登陆时的风速数据包括瞬时风速数据和时距10min的平均风速数据；

地形资料获取单元，用于获取所述气象台站周围的地形资料包括海面、海岛、近岸、台地、丛林。

优选地，所述计算模块52包括：

最大阵风系数获取单元，用于根据最大的所述瞬时风速数据和所述时距10min的平均风速比值得到最大阵风系数；

曲线获取单元，用于采用二次曲线对每次的所述时距10min的平均风速下的所述最大阵风系数进行曲线拟合，得到最大阵风系数随平均风速变化的曲线；

范围获取单元，用于根据所述最大阵风系数随平均风速变化的曲线拟合结果，计算出不同的时距10min的平均风的所述最大阵风系数取值范围。

优选地，所述换算表获取模块53包括：

根据所述地形资料将下垫面划分为海面、海岛、近岸、台地、丛林五类下垫面特征；

根据所述阵风系数取值范围获取所述五类下垫面特征相对应的最大阵风系数取值范围，得到所述最大阵风系数换算表。

优选地，所述绘制模块54包括：

根据所述阵风系数换算表获取不同下垫面特征的不同时距10min平均风的最大阵风系数取值范围；

根据所述最大阵风系数取值范围获取得到相应的最大阵风系数；

在所述现有电网沿海风速分布图上乘以所述相应的最大阵风系数，以实现对现有电网沿海风速分布图的绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

实施本实施例具有如下有益效果：

获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；根据所述风速数据计算出阵风系数取值范围；根据所述地形资料和所述阵风系数得到阵风系数换算表；根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，提出了一种电网沿海地区台风阵风风速分布图绘制的总体方法。

请参见图6，图6是本发明第三实施例提供的电网风速分布图绘制设备的示意图，用于执行本发明实施例提供的电网风速分布图绘制方法，如图4所示，该电网风速分布图绘制终端设备包括：至少一个处理器11，例如CPU，至少一个网络接口14或者其他用户接口13，存储器15，至少一个通信总线12，通信总线12用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口13可选的可以包括USB接口以及其他标准接口、有线接口。网络接口14可选的可以包括Wi-Fi接口以及其他无线接口。存储器15可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器15可选的可以包含至少一个位于远离前述处理器11的存储装置。

在一些实施方式中，存储器15存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集:

操作***151，包含各种***程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务；

程序152。

具体地，处理器11用于调用存储器15中存储的程序152，执行上述实施例所述的电网风速分布图绘制方法。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述电网风速分布图绘制方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述电网风速分布图绘制方法的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现电网风速分布图绘制的电子装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述电网风速分布图绘制集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述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。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，在某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。其次，本领域技术人员也应知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模拟一定是本发明所必须的。

Claims (8)

1.一种电网风速分布图绘制方法，其特征在于，包括：

获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；

根据所述风速数据计算出最大阵风系数取值范围；

根据所述地形资料和所述最大阵风系数得到最大阵风系数换算表；

根据所述最大阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

2.根据权利要求1所述的电网风速分布图绘制方法，其特征在于，所述获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料包括：

获取所述气象台站台风登陆时的风速数据包括瞬时风速数据和时距10min的平均风速数据；

获取所述气象台站周围的地形资料包括海面、海岛、近岸、台地、丛林。

3.根据权利要求2所述的电网风速分布图绘制方法，其特征在于，所述根据所述风速数据计算出最大阵风系数范围包括：

根据最大的所述瞬时风速数据和所述时距10min的平均风速比值得到最大阵风系数；

采用二次曲线对每次的所述时距10min的平均风速下的所述最大阵风系数进行曲线拟合，得到最大阵风系数随平均风速变化的曲线；

根据所述最大阵风系数随平均风速变化的曲线拟合结果，计算出不同的时距10min的平均风的所述最大阵风系数取值范围。

4.根据权利要求3所述的电网风速分布图绘制方法，其特征在于，所述根据所述地形资料和所述阵风系数得到最大阵风系数换算表包括：

根据所述地形资料将下垫面划分为海面、海岛、近岸、台地、丛林五类下垫面特征；

根据所述阵风系数取值范围获取所述五类下垫面特征相对应的最大阵风系数取值范围，得到所述最大阵风系数换算表。

5.根据权利要求1所述的电网风速分布图绘制方法，其特征在于，所述根据所述阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图包括：

根据所述阵风系数换算表获取不同下垫面特征的不同时距10min平均风的最大阵风系数取值范围；

根据所述最大阵风系数取值范围获取得到相应的最大阵风系数；

在所述现有电网沿海风速分布图上乘以所述相应的最大阵风系数，以实现对现有电网沿海风速分布图的绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

6.一种电网风速分布图绘制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取气象台站台风登陆时风速数据与所述气象台站周围的地形资料；

计算模块，用于根据所述风速数据计算出最大阵风系数取值范围；

换算表获取模块，用于根据所述地形资料和所述最大阵风系数得到最大阵风系数换算表；

绘制模块，用于根据所述最大阵风系数换算表对现有电网沿海风速分布图进行绘制，以得到最大瞬时风速分布图。

7.一种电网风速分布图绘制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的电网风速分布图绘制方法。

8.一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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的电网风速分布图绘制方法。