[发明专利]一种输电线路山火聚类定量预报方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，具体而言，涉及一种输电线路山火聚类定量预报方法及系统。

背景技术

受人们生产生活用火习俗的影响，输电线路走廊极易发生大范围山火，造成多条线路同时跳闸停电，甚至引发电网崩溃。因此，山火已成为严重威胁大电网的安全运行和社会正常供电热点问题。输电线路山火的处置则对时效性要求高，通常在山火发生后1～1.5小时导致跳闸，缩短山火救援距离可以提高山火救援率。开展输电线路山火预报可以提前获知山火发生区域和范围，从而提前针对性布置灭火装备，可大幅缩短山火救援距离，提高救援成功率。

电网山火受春节清明祭祖、春耕秋收烧荒、节假活动等人为习俗影响，每年春节、清明祭祖、各地春耕秋收等用火习俗时间不同，在统一的日历坐标中存在历史火点随机无序问题。在验证现有预报技术的时候发现空间尺度越小，山火发生随机性越强，因此，如何克服山火灾害预报过程中的时空随机性是国际性难题。

目前我国气象、林业部门开展了基于气象因素的森林火险预报方法研究，但其山火预测方法的结果主要针对林区，没有结合线路，不能满足输电线路山火预测精细化的需求，也没有结合我国工农业生产生活用火习俗。因此，林业与气象部门的山火预报对输电线路山火防治指导作用有限。专利号为20121002726.3的发明专利提出了一种输电线路山火预测方法，能预测山火发生的有无，即是否发生山火，但不能给出山火发生的密度，无法判断输电线路附近山火发生的严重程度。专利号为201510255860.4的发明专利提出了一种输电线路密度预报方法，首先，其历史数据依靠人为定义的山火高发期统一赋值，未能根据山火时间序列聚类结论进行时间坐标的划分，难以统一适用于人为用火规律不同的区域，无法有效克服山火发生的时间随机性；其次，各地植被类型、用火习俗等因素均存在空间差异性，预测尺度极大地影响输电线路山火预报的准确性，目前的方法尚未有涉及山火预报空间尺度选取；最后，该方法未考虑高空气湿度对山火发生的抑制作用，预报精度有待进一步提升，难以准确指导防山火装备的部署。因此，亟需开展可克服山火灾害时空随机性的输电线路山火定量预报方法，为输电线路山火灭火装备的部署提供信息指导，实现灭火装备的精准布防。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输电线路山火聚类定量预报方法，该方法包括：

步骤1，选取预报区域，将预报区域进行细分得到多个空间单元，选择涵盖输电线路的区域作为待测区域；

步骤2，划定矩形区域将预报区域完全包络，以矩形区域的对角线交点为中心、以10km为等长步差向四周扩展，统计不同空间尺度范围内，计算相近气象数据条件下的第i年和第j年历史同期山火数量比值D_ij，当空间尺度大于A时，山火数量持续满足0.85＜D_ij＜1.18时，则选择A作为山火预报的空间单元的大小；

步骤3，根据预报区域的历史山火日火点序列特征聚类，把历史山火发生时间划分为时间坐标，并将待预测日的时间转换为时间坐标中的节点；

步骤4，计算各个空间单元的节点历史山火火点数D₀、各个空间单元的空气湿度抑制系数μ₁、各个空间单元的可燃物阻尼系数μ₂、各个空间单元的山火预测降水指数P以及各个空间单元的连续干旱影响因子N；

步骤5，根据各个空间单元的节点历史山火火点数D₀、各个空间单元的空气湿度抑制系数μ₁、各个空间单元的可燃物阻尼系数μ₂、各个空间单元的山火预测降水指数P以及各个空间单元的连续干旱影响因子N，计算各个空间单元内的输电线路山火发生期望数为D＝D₀×μ₁×μ₂×N×P。

作为本发明进一步的改进，步骤3具体包括：

步骤31，根据气象数据剔除预报区域的山火异常日；

步骤32，将预报区域的历史山火日的山火时间序列形态特征进行聚类分析；

步骤33，针对聚类分析得到的山火时间序列聚类模式，分析各聚类模式的上升、下降、峰值分布特征，并根据聚类结果图，按需选择分类数；

步骤34，按照所选择的分类数划分输电线路山火聚类时间坐标轴，并根据聚类结果分析时间序列模式形成的原因。

作为本发明进一步的改进，步骤31具体包括：

步骤A1，以等时间间隔方式划分山火时间序列时间网格，时间间隔为B分钟；