本發(fā)明涉及電網(wǎng)災(zāi)害評(píng)估預(yù)測領(lǐng)域，特別是一種基于GIS的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

我國大陸海岸線長18000多公里，特殊的地理位置決定了我國臺(tái)風(fēng)災(zāi)害頻繁而嚴(yán)重。臺(tái)風(fēng)是威脅沿海電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施安全的主要自然災(zāi)害之一。2006年臺(tái)風(fēng)“桑美”造成溫州13座110kV變電所全停，516回線路跳閘、拉停，兩千多公里高低壓線路被損壞。2015年“蘇迪羅”臺(tái)風(fēng)期間，福建10kV公用配電網(wǎng)受損或停運(yùn)線路2801條(占比24.8％)，受損或停運(yùn)配變68789臺(tái)(占比21.5％)。此類惡劣天氣嚴(yán)重?fù)p害電網(wǎng)利益，亟需開展相關(guān)應(yīng)急措施研究。

目前，對于臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究大多集中在人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、建筑物等方面，對于電網(wǎng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估大多集中在預(yù)警模型的建立和系統(tǒng)的開發(fā)，缺少針對電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃的定量性研究。因此，開展電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是不可缺少的工作，一種基于GIS的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的提出能有效支撐該工作的順利完成，有利于制定防災(zāi)減災(zāi)對策。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種基于GIS的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，一方面，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖的編制，另一方面，可完善災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的系統(tǒng)性與完整性，為制定區(qū)域性防災(zāi)減災(zāi)的對策提供技術(shù)支持。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種基于GIS的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括以下步驟：

步驟S1：收集臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和電網(wǎng)數(shù)據(jù)；

步驟S2：分別建立致災(zāi)因子危險(xiǎn)性模型、孕災(zāi)環(huán)境敏感性模型、承災(zāi)體脆弱性模型和防災(zāi)減災(zāi)能力模型；

所述致災(zāi)因子危險(xiǎn)性模型為：

V_H＝W_H1·V_H1+W_H2·V_H2；

所述孕災(zāi)環(huán)境敏感性模型為：

V_E＝W_E1·V_E1+W_E2·V_E2+W_E3·V_E3；

所述承災(zāi)體脆弱性模型為：

V_S＝W_S1·V_S1+W_S2·V_S2+W_S3·V_S3；

所述防災(zāi)減災(zāi)能力模型為：

V_R＝W_R1·V_R1；

其中，V_H1、V_H2分別為日雨量、最大風(fēng)速指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值，W_H1、W_H2分別為日雨量、最大風(fēng)速的權(quán)重值；V_E1、V_E2、V_E3分別為地形高程、地形起伏程度、臨海距離的指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值，W_E1、W_E2、W_E2分別為地形高程、地形起伏程度、臨海距離的相應(yīng)權(quán)重值；V_S1、V_S2、V_S3分別為架空線路密度、架空絕緣化率、架空線路的故障率標(biāo)準(zhǔn)化值，W_S1、W_S2、W_S2分別為架空線路密度、架空絕緣化率、架空線路的相應(yīng)權(quán)重值，架空線路密度、架空絕緣化率、架空線路故障率越高，承災(zāi)體越脆弱；V_R1為平均搶修復(fù)電時(shí)間，W_R1為平均搶修復(fù)電時(shí)間的相應(yīng)權(quán)重值，平均搶修復(fù)電時(shí)間越短，防災(zāi)減災(zāi)能力越強(qiáng)；

步驟S3：基于步驟S2中的四個(gè)模型建立電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型；

步驟S4：基于步驟S3中的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型以及GIS技術(shù)，評(píng)估電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括臺(tái)風(fēng)發(fā)生期間的日降雨量、最大風(fēng)速、地形數(shù)據(jù)、臨海距離、電網(wǎng)架空線路密度、絕緣化率、故障率和平均修復(fù)電時(shí)間。

進(jìn)一步地，步驟S3具體為：

步驟S31：基于步驟S2中的四個(gè)模型，將電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)表示為：

其中，危險(xiǎn)性、敏感性、脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)大小成正比，防災(zāi)減災(zāi)能力與風(fēng)險(xiǎn)大小成反比；

步驟S32：建立電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型：

T＝(W_H·V_H)(W_E·V_E)(W_S·V_S)[(W_R·(1-V_R)]；

其中，T表示臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；V_H為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)、V_E為孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)、V_S為承災(zāi)體脆弱性指數(shù)、V_R表示防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)；由于評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值的單位存在差異，為了消除各指標(biāo)的數(shù)量級(jí)以及量綱差異，計(jì)算前需進(jìn)行歸一化處理；W_H、W_E、W_S、W_R分別表示臺(tái)風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力的權(quán)重，權(quán)重的大小為0-1之間的數(shù)值，且|W_H|+|W_E|+|W_S|+|W_R|＝1。

進(jìn)一步地，所述步驟S4具體為：將前述步驟計(jì)算得到并進(jìn)行歸一化處理的四個(gè)因子指數(shù)V_H、V_E、V_S、V_R，利用層次分析法賦予不同的權(quán)重值，最后利用GIS技術(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化，評(píng)估電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：本發(fā)明鑒于臺(tái)風(fēng)災(zāi)害對電網(wǎng)的破壞問題，以及缺乏針對電網(wǎng)的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出一種適合電網(wǎng)的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。一方面，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖的編制，另一方面，可完善災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的系統(tǒng)性與完整性，為制定區(qū)域性防災(zāi)減災(zāi)的對策提供技術(shù)支持。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種基于GIS的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括以下步驟：

步驟S1：收集臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和電網(wǎng)數(shù)據(jù)；

步驟S2：分別建立致災(zāi)因子危險(xiǎn)性模型、孕災(zāi)環(huán)境敏感性模型、承災(zāi)體脆弱性模型和防災(zāi)減災(zāi)能力模型；

所述致災(zāi)因子危險(xiǎn)性模型為：

V_H＝W_H1·V_H1+W_H2·V_H2；

所述孕災(zāi)環(huán)境敏感性模型為：

V_E＝W_E1·V_E1+W_E2·V_E2+W_E3·V_E3；

所述承災(zāi)體脆弱性模型為：

V_S＝W_S1·V_S1+W_S2·V_S2+W_S3·V_S3；

所述防災(zāi)減災(zāi)能力模型為：

V_R＝W_R1·V_R1；

其中，V_H1、V_H2分別為日雨量、最大風(fēng)速指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值，W_H1、W_H2分別為日雨量、最大風(fēng)速的權(quán)重值；V_E1、V_E2、V_E3分別為地形高程、地形起伏程度、臨海距離的指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值，W_E1、W_E2、W_E2分別為地形高程、地形起伏程度、臨海距離的相應(yīng)權(quán)重值；V_S1、V_S2、V_S3分別為架空線路密度、架空絕緣化率、架空線路的故障率標(biāo)準(zhǔn)化值，W_S1、W_S2、W_S2分別為架空線路密度、架空絕緣化率、架空線路的相應(yīng)權(quán)重值，架空線路密度、架空絕緣化率、架空線路故障率越高，承災(zāi)體越脆弱；V_R1為平均搶修復(fù)電時(shí)間，W_R1為平均搶修復(fù)電時(shí)間的相應(yīng)權(quán)重值，平均搶修復(fù)電時(shí)間越短，防災(zāi)減災(zāi)能力越強(qiáng)；

步驟S3：基于步驟S2中的四個(gè)模型建立電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型；

步驟S4：基于步驟S3中的電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型以及GIS技術(shù)，評(píng)估電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。

在本實(shí)施例中，步驟S1中所述臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括臺(tái)風(fēng)發(fā)生期間的日降雨量、最大風(fēng)速、地形數(shù)據(jù)、臨海距離、電網(wǎng)架空線路密度、絕緣化率、故障率和平均修復(fù)電時(shí)間。

在本實(shí)施例中，步驟S3具體為：

步驟S31：基于步驟S2中的四個(gè)模型，將電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)表示為：

其中，危險(xiǎn)性、敏感性、脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)大小成正比，防災(zāi)減災(zāi)能力與風(fēng)險(xiǎn)大小成反比；并且由于各評(píng)價(jià)因子對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成的作用強(qiáng)度不同，需要對各因子賦予不同的權(quán)重。

步驟S32：建立電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型：

T＝(W_H·V_H)(W_E·V_E)(W_S·V_S)[(W_R·(1-V_R)]；

其中，T表示臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；V_H為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)、V_E為孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)、V_S為承災(zāi)體脆弱性指數(shù)、V_R表示防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)；由于評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值的單位存在差異，為了消除各指標(biāo)的數(shù)量級(jí)以及量綱差異，計(jì)算前需進(jìn)行歸一化處理；W_H、W_E、W_S、W_R分別表示臺(tái)風(fēng)災(zāi)害致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力的權(quán)重，權(quán)重的大小為0-1之間的數(shù)值，且|W_H|+|W_E|+|W_S|+|W_R|＝1。

在本實(shí)施例中，所述步驟S4具體為：將前述步驟計(jì)算得到并進(jìn)行歸一化處理的四個(gè)因子指數(shù)V_H、V_E、V_S、V_R，利用層次分析法賦予不同的權(quán)重值(如圖2所示)，最后利用GIS技術(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化，評(píng)估電網(wǎng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。