本發(fā)明涉及輸電線路鐵塔運(yùn)維，具體是一種適用于微氣象區(qū)域的輸電線路塔線體系薄弱點定位方法。

背景技術(shù)：

1、國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開電能的傳輸，電能通過架空輸電線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，經(jīng)過的地區(qū)地貌復(fù)雜，這些復(fù)雜的微地形產(chǎn)生的微氣象區(qū)域與該地區(qū)的普遍氣候相差過大導(dǎo)致輸電線路比其他區(qū)域更容易出現(xiàn)故障。現(xiàn)有技術(shù)通常根據(jù)輸電線路周邊的氣象環(huán)境對輸電線路進(jìn)行安全評估，例如公布號為cn?113537846a的專利文獻(xiàn)，公開了一種“基于氣象災(zāi)害的輸配電線路桿塔的風(fēng)險分析方法”，在該發(fā)明中將氣象區(qū)與柵格化，并對輸電鐵塔進(jìn)行防災(zāi)害性能分析，但這樣的分析方法無法判定微氣象區(qū)域且不能指導(dǎo)運(yùn)維工作人員對輸電鐵塔進(jìn)行安全排查。由于輸電線路通常會經(jīng)過多個微氣象區(qū)域，且每個微氣象區(qū)域之間會因為地形原因而產(chǎn)生不確定差異，導(dǎo)致輸電鐵塔的薄弱點難以尋找，工作人員難以判斷易發(fā)生故障的位置，以至于無法及時做出決策。因此，亟需一種適用于微氣象區(qū)域的輸電線路塔線體系薄弱點定位方法，解決在微氣象區(qū)域中輸電鐵塔的薄弱點難以定位的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于微氣象區(qū)域的輸電線路塔線體系薄弱點定位方法，旨在解決在微氣象區(qū)域中輸電鐵塔的薄弱點難以定位的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種適用于微氣象區(qū)域的輸電線路塔線體系薄弱點定位方法，包括以下步驟：

3、步驟一：根據(jù)輸電線路周圍的氣象檢測裝置與氣象站獲得的氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合輸電線路經(jīng)過的地形建立ecmwf模型，采用one?class?svm算法處理的氣象數(shù)據(jù)，判斷該氣象數(shù)據(jù)是否滿足微氣象的數(shù)據(jù)特征；

4、步驟二：隨后通過gis技術(shù)與ecmwf模型進(jìn)行結(jié)合確定存在微氣象的輸電線路檔距位置，并將處于微氣象區(qū)域的輸電鐵塔進(jìn)行編號；

5、步驟三：根據(jù)微氣象的氣象數(shù)據(jù)將其風(fēng)速做gauss分布，采用monte?carlo算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，將所有的氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為荷載數(shù)據(jù)，隨后根據(jù)得到的荷載數(shù)據(jù)采用有限元分析的方法向輸電鐵塔的各個構(gòu)件施加荷載；

6、步驟四：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選定多種輸電鐵塔安全運(yùn)行指標(biāo)，并采用cza算法對評價指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重排序；

7、步驟五：將輸電鐵塔的每根主材進(jìn)行編號排序，并在進(jìn)行有限元分析時依次拆除編號主材，在拆除主材的條件下計算在微氣象區(qū)域中輸電鐵塔對應(yīng)各個評估指標(biāo)的安全運(yùn)行性能；

8、步驟六：采用數(shù)據(jù)本質(zhì)算法構(gòu)件輸電鐵塔的多評估指標(biāo)矩陣，對輸電鐵塔的各項指標(biāo)進(jìn)行排列組合，并將其與有限元分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，形成多元的輸電鐵塔安全評估指標(biāo)；

9、步驟七：采用多元定位邏輯模型反向搜尋輸電鐵塔的薄弱點，定位輸電鐵塔的倒塔概率最大時的主材位置，最終確定在多種評估指標(biāo)下的輸電鐵塔薄弱點。

10、進(jìn)一步地，步驟一中，所述氣象監(jiān)測裝置包括風(fēng)速檢測器與覆冰厚度檢測器，所述氣象數(shù)據(jù)包括風(fēng)速與覆冰厚度；通過獲取氣象監(jiān)測裝置與氣象站獲得的氣象數(shù)據(jù)，并選取數(shù)據(jù)中對輸電鐵塔最不利的數(shù)據(jù)即分別在微氣象區(qū)域中取風(fēng)速最大值以及覆冰厚度最大值；所述ecmwf模型結(jié)合提取的氣象數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)氐牡匦涡纬蓺庀?地形數(shù)據(jù)云圖；所述oneclass?svm算法則根據(jù)提取出的氣象數(shù)據(jù)以及周邊其他區(qū)域已有的歷史數(shù)據(jù)選取微氣象數(shù)據(jù)，并結(jié)合ecmwf模型將微地形范圍內(nèi)的區(qū)域定義為微氣象數(shù)據(jù)并顯示在ecmwf模型的氣象-地形數(shù)據(jù)云圖上。

11、進(jìn)一步地，步驟二中，將輸電線路的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括鐵塔編號和輸電鐵塔塔形，通過gis技術(shù)進(jìn)行標(biāo)書并提取，隨后與ecmwf模型進(jìn)行結(jié)合，確定輸電線路中處于微氣象區(qū)域的鐵塔編號以及鐵塔塔形。

12、進(jìn)一步地，步驟三中，氣象數(shù)據(jù)的高斯分布如下：

13、

14、

15、式中，z為風(fēng)荷載樣本數(shù)據(jù)；μz為風(fēng)荷載的數(shù)學(xué)期望；σz為風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)差；σz2為風(fēng)荷載的方差；b為覆冰厚度樣本數(shù)據(jù)；μb為覆冰厚度的數(shù)學(xué)期望；σb為覆冰厚度的標(biāo)準(zhǔn)差；σb2為覆冰厚度的方差。

16、進(jìn)一步地，步驟四中，cza算法步驟如下：

17、假設(shè)有m個安全評估指標(biāo)，輸電鐵塔模擬運(yùn)行n次：

18、x＝(xij)n×m(i＝1,2...n；j＝1，2，...m)

19、式中，xij為矩陣中的指標(biāo)元素；在構(gòu)造模型前需對各項評分?jǐn)?shù)值消除量綱，故對xij進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

20、

21、式中，yij時標(biāo)準(zhǔn)化矩陣中的每個元素；因標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)需時正數(shù)，故須進(jìn)行正向化，將極小值評估指標(biāo)轉(zhuǎn)化為極大值評估指標(biāo)：

22、

23、最終得到評估矩陣y*，正向化公式即決策矩陣：

24、

25、式中，yij*為第i次模擬工況下第j個評價指標(biāo)的評估數(shù)據(jù)；信息本質(zhì)值ej的計算公式為：

26、

27、式中：–1/lnm為信息系數(shù)；信息系數(shù)的作用是使ej的值始終位于[0,1]區(qū)間內(nèi)；之后計算第j個評價指標(biāo)的權(quán)重wj：

28、

29、矩陣w為權(quán)重向量其具體計算公式為：

30、w＝[w1,w2,w3,…,wj]。

31、進(jìn)一步地，步驟五中，由于輸電線路中每個輸電鐵塔的塔形、高度、結(jié)構(gòu)等不同，所以在進(jìn)行主材破壞法之前需對各個輸電鐵塔的主材進(jìn)行排序，以便接下來的運(yùn)行計算；選取的輸電鐵塔評價指標(biāo)為基于國家標(biāo)準(zhǔn)中明確指出的標(biāo)準(zhǔn)，包括：鐵塔傾斜度，主材應(yīng)力，主材彎曲程度；根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)確定輸電鐵塔是否倒塔：

32、s＝[s1、s2、s3]

33、

34、

35、

36、

37、其中，s表示多評價指標(biāo)失效概率矩陣，s1表示輸電鐵塔的鐵塔傾斜度的失效概率，s2表示輸電鐵塔的主材應(yīng)力的失效概率，s3表示輸電鐵塔的主材彎曲程度的失效概率，{(me-n)≤0}表示該矩陣中元素小于等于0的數(shù)量，m表示輸電鐵塔的鐵塔傾斜度標(biāo)準(zhǔn)值，n表示輸電鐵塔傾斜度實際值的n階矩陣，r表示輸電鐵塔的主材應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，t表示輸電鐵塔的主材應(yīng)力實際值的n階矩陣，x表示輸電鐵塔的主材彎曲程度標(biāo)準(zhǔn)值，z表示輸電鐵塔的主材彎曲程度實際值的n階矩陣，n表示采用monte?carlo算法提取的數(shù)據(jù)樣本數(shù)量，表示評價標(biāo)準(zhǔn)與輸電線路運(yùn)行工況的一一對應(yīng)的映射相關(guān)性，mc[f(z)、f(b)]表示通過montecarlo算法對輸電線路的風(fēng)速以及覆冰厚度提取的數(shù)據(jù)，gs表示輸電線路主材構(gòu)件的截面積，gr表示輸電線路主材構(gòu)件的材料，gt表示輸電線路主材構(gòu)件的截面類型，gx表示輸電鐵塔的類型。

38、進(jìn)一步地，步驟六中，采用數(shù)據(jù)本質(zhì)算法構(gòu)件輸電鐵塔的多評估指標(biāo)矩陣：

39、

40、其中，wp表示第p維度的權(quán)重系數(shù)矩陣，對輸電鐵塔的各項指標(biāo)進(jìn)行排列組合，并將其與有限元分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，形成多元的輸電鐵塔安全評估指標(biāo)：

41、gbij＝w1s1t§w2s2t§w3s3t……wpspt

42、

43、

44、其中，sp表示與權(quán)重系數(shù)同等維度度的評價指標(biāo)失效概率矩陣，§表示統(tǒng)合不同維度評估指標(biāo)的并行有效性，gbij表示拆除第i號輸電鐵塔的第j根主材后的輸電鐵塔多元維度倒塔概率，b1表示處于微氣象區(qū)域中的1號輸電鐵塔的倒塔概率集合，b2表示處于微氣象區(qū)域中的2號輸電鐵塔的倒塔概率集合，bn表示處于微氣象區(qū)域中的n號輸電鐵塔的倒塔概率集合。

45、進(jìn)一步地，步驟七中，多元定位邏輯模型具體描述為：

46、

47、fp[max]＝{gbij、i、j}

48、其中，表示在第p維度下輸電鐵塔搜索每個輸電鐵塔的薄弱點，fp[max]表示將薄弱點對應(yīng)的輸電鐵塔失效概率、輸電鐵塔編號以及相應(yīng)的主材編號提取至此；隨后對處于微氣象區(qū)域的輸電鐵塔的倒塔概率進(jìn)行排序，搜尋出最有可能產(chǎn)生倒塔事故的輸電鐵塔，并對輸電鐵塔中的主材構(gòu)件進(jìn)行排序，最終定位至最薄弱的主材構(gòu)件，并對其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)、更換或維修措施。

49、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

50、本發(fā)明適用于微氣象區(qū)域的輸電線路塔線體系薄弱點定位方法，工作人員可通過輸電線路周圍的氣象檢測裝置與氣象站獲得的氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合輸電線路經(jīng)過的地形建立ecmwf模型，采用one?class?svm算法處理的氣象數(shù)據(jù)，判斷該氣象數(shù)據(jù)是否滿足微氣象的數(shù)據(jù)特征。隨后通過gis技術(shù)與ecmwf模型進(jìn)行結(jié)合確定存在微氣象的輸電線路檔距位置，并將處于微氣象區(qū)域的輸電鐵塔進(jìn)行編號。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選定多種輸電鐵塔安全運(yùn)行指標(biāo)，并采用cza算法對評價指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重排序。根據(jù)微氣象的氣象數(shù)據(jù)將其風(fēng)速做gauss分布，采用monte?carlo算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，將所有的氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為荷載數(shù)據(jù)，隨后根據(jù)得到的荷載數(shù)據(jù)采用有限元分析的方法向輸電鐵塔的各個構(gòu)件施加荷載。將輸電鐵塔的每根主材進(jìn)行編號排序，并在進(jìn)行有限元分析時依次拆除編號主材，在拆除主材的條件下計算在微氣象區(qū)域中輸電鐵塔對應(yīng)各個評估指標(biāo)的安全運(yùn)行性能。采用數(shù)據(jù)本質(zhì)算法構(gòu)件輸電鐵塔的多評估指標(biāo)矩陣，對輸電鐵塔的各項指標(biāo)進(jìn)行排列組合，并將其與有限元分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，形成多元的輸電鐵塔安全評估指標(biāo)。采用多元定位邏輯模型反向搜尋輸電鐵塔的薄弱點，定位輸電鐵塔的倒塔概率最大時的主材位置，最終確定在多種評估指標(biāo)下的輸電鐵塔薄弱點，解決了在微氣象區(qū)域中輸電鐵塔的薄弱點難以定位的問題。