基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法
【專利摘要】一種基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法，包括以下步驟：（1）根據(jù)所述配電網(wǎng)建立四叉樹檢索基礎；（2）電網(wǎng)設備臺風風險自動評估：（2.1）從數(shù)據(jù)庫讀取所有n個臺風移動路徑線段，記為S，每個線段表示為Si；（2.2）讀取臺風半徑，記為R；（2.3）創(chuàng)建數(shù)組P用于保存電路設備節(jié)點臺風風險評估數(shù)值；（2.4）設定節(jié)點計數(shù)為i，取各點到臺風路徑集合S的最短距離與R平方的比值為該點的臺風風險評估數(shù)值，公式為Min(Si/R2)，保存到P，得到電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。本發(fā)明提供一種快速性良好、效率較高的基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法。
【專利說明】基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及配電網(wǎng)饋線的安全監(jiān)測領域，尤其是一種配電網(wǎng)饋線的風險評估方法。
【背景技術】
[0002]天氣是輸變電設備是否能安全可靠運行的重要因素之一。當今世界天氣多變，天氣因素的影響在布線與設備安裝階段無法被排除，需要在后期通過輸電網(wǎng)絡結(jié)構結(jié)合天氣因素進行預測與維護。隨著輸電設備的快速增多，以往的人工檢查維護方法已經(jīng)不能適應龐大的輸電網(wǎng)絡需求。
[0003]臺風是對輸電網(wǎng)絡影響最大的天氣因素之一，我國東南部沿海城市每年都會受到臺風的侵襲，每次臺風都會對當?shù)氐碾娋W(wǎng)造成不小的破壞，評估臺風破壞情況，根據(jù)不同設備對臺風抵抗能力給出危險等級是減少臺風對輸電網(wǎng)絡危害，提高設備安全性的重要舉措。
[0004]迄今為止，大量的輸電網(wǎng)設備檢修主要依靠檢查一個固定的預想故障集合或由民眾電話報修的形式完成，第一種方式無法全面的覆蓋所有故障設備，更有可能在檢查部分完好設備上消耗時間，而第二種方式由于民眾判斷能力不同，故障信息的準確性不能保證。綜上所述，有必要使用一種快速高效的新方法來提高臺風風險評估的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有配電網(wǎng)饋線的檢修的快速性較差、效率較低的不足，本發(fā)明提供一種快速性良好、效率較高的基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法，所述的方法包括以下步驟:
[0008](I)根據(jù)所述配電網(wǎng)建立四叉樹檢索基礎，具體如下:
[0009](1.1)從數(shù)據(jù)庫獲取需要分析的配電網(wǎng)設備節(jié)點，共計η個節(jié)點，節(jié)點集合記為N，每個節(jié)點表示為Ni,每個節(jié)點有自己的經(jīng)緯度坐標記為(X，y),其中X為經(jīng)度值，y為緯度值；
[0010](1.2)遍歷N中的節(jié)點，計算節(jié)點經(jīng)諱度范圍，記為E (xMin、xMax、yMin、yMax)；
[0011](1.3)創(chuàng)建四叉樹節(jié)點root，包含點集為N，經(jīng)緯度范圍為E，層屬性degree為O ;
[0012](1.4)創(chuàng)建先入先出隊列queue,將root加入隊列頭部；
[0013](1.5)設定從queue頭部取出節(jié)點,直到queue為空；
[0014](1.5.1)設定IimNunulimDegree為四叉樹建樹限制條件，當節(jié)點集中點個數(shù)小于IimNum或四叉樹層數(shù)大于IimDegree時停止擴展葉子節(jié)點，從queue中取出四叉樹空間節(jié)點，記為node,進行計算,計算方式為:判斷若node的點集中點個數(shù)小于IimNum或?qū)訑?shù)等于imDegree,則當前節(jié)點計算完畢；否則,將node節(jié)點劃分為四個新節(jié)點，記為Di, i=l、2、3、4 ；
[0015](1.5.2)判斷若Di的點集非空，則將Di作為node節(jié)點的子節(jié)點，并將Di加入queue末尾；
[0016](2)電網(wǎng)設備臺風風險自動評估，具體如下:
[0017](2.1)從數(shù)據(jù)庫讀取所有η個臺風移動路徑線段，記為S，每個線段表示為Si ；
[0018](2.2)讀取臺風半徑，記為R ;
[0019](2.3)創(chuàng)建數(shù)組P用于保存電路設備節(jié)點臺風風險評估數(shù)值；
[0020](2.4)設定節(jié)點計數(shù)為i,從O遍歷到η ；
[0021](2.4.1)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中Si起點為圓心，R為半徑的圓內(nèi)的所有點，記為Pl ；
[0022](2.4.2)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中Si終點為圓心，R為半徑的圓內(nèi)的所有點，記為Ρ2 ；
[0023](2.4.3)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中，長邊平行與Si起點到終點的連線，寬為2R的長方形內(nèi)的所有點，記為Ρ3 ；
[0024](2.4.4)遍歷Ρ1、Ρ2、Ρ3，取各點到臺風路徑集合S的最短距離與R平方的比值為該點的臺風風險評估數(shù)值，公式為Min(Si/R2)，Min表示取所有結(jié)果的最小值，即Min (Pl/R2，P2/R2，P3/R2)，保存到P，得到電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。
[0025]進一步，所述方法還包括:(3)終止自動生成過程并輸出結(jié)果:輸出保存在P中的數(shù)據(jù)，即電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。
[0026]再進一步，所述步驟(2.4)中，配電網(wǎng)設備根據(jù)四叉樹讀取流程如下:
[0027](a)輸入地圖上需要獲得的電網(wǎng)設備幾何范圍，記為R ；
[0028](b)定義集合S用于保存電網(wǎng)設備節(jié)點；
[0029](c)定義CurrNode,其值等于四叉樹的根節(jié)點root ；
[0030](d)從根節(jié)點root開始,對CurrNode進行遞歸計算,計算方法為:判斷R是否包含CurrNode的空間范圍E,若是,則將CurrNode中所有點加入S,否則判斷CurrNode是否有子節(jié)點，若是，判斷CurrNode任意子節(jié)點是否與R空間上無關，若是，則結(jié)束當前遞歸，否則CurrNode等于該與R空間相關子節(jié)點，開始新遞歸；否則，遍歷CurrNode的點集,將屬于R的點加入S ；
[0031](e)輸出電網(wǎng)設備節(jié)點集合S。
[0032]本發(fā)明的工作原理是:為了克服現(xiàn)有模式在檢修輸電網(wǎng)饋線時出現(xiàn)的檢查效率不高，準確性不夠等問題，本發(fā)明提出了一種具有快速檢索輸電網(wǎng)設備，高效風險評估特點的臺風風險評估方法。本發(fā)明通過對輸電網(wǎng)絡設備進行空間上的細分，將空間位置和數(shù)據(jù)保存結(jié)構緊密的結(jié)合在一起，使得在分析電網(wǎng)設備臺風風險時不需要對地圖空間上所有的設備進行逐一計算，而能直接快速定位到遭臺風破壞的設備，從而能比傳統(tǒng)的檢測方法根據(jù)的準確、高效。
[0033]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、四叉樹高效空間檢索；2、臺風影響區(qū)域快速計算；3、饋線設備風險值快速計算。
【專利附圖】

【附圖說明】[0034]圖1是四叉樹節(jié)點空間結(jié)構劃分圖。
[0035]圖2是基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估系統(tǒng)的結(jié)構圖
[0036]圖3是基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法的流程圖。
[0037]圖4是配電網(wǎng)設備四叉樹讀取流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0039]參照圖1?圖4，一種基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法，所述的方法包括以下步驟:
[0040](I)根據(jù)所述配電網(wǎng)建立四叉樹檢索基礎，具體如下:
[0041](1.1)從數(shù)據(jù)庫獲取需要分析的配電網(wǎng)設備節(jié)點，共計η個節(jié)點，節(jié)點集合記為N，每個節(jié)點表示為Ni,每個節(jié)點有自己的經(jīng)緯度坐標記為(X，y),其中X為經(jīng)度值，y為緯度值；
[0042](1.2)遍歷N中的節(jié)點，計算節(jié)點經(jīng)諱度范圍，記為E (xMin、xMax、yMin、yMax),由X坐標系最小值xMin、X坐標系最大值xMax、Y坐標系最小值yMin、Y坐標系最大值yMax組成，見圖1 ;
[0043](1.3)創(chuàng)建四叉樹節(jié)點root，包含點集為N，經(jīng)緯度范圍為E，層屬性degree為O ;
[0044](1.4)創(chuàng)建先入先出隊列queue,將root加入隊列頭部；
[0045](1.5)設定從queue頭部取出節(jié)點，直到queue為空；
[0046](1.5.1)設定IimNunulimDegree為四叉樹建樹限制條件，當節(jié)點集中點個數(shù)小于IimNum或四叉樹層數(shù)大于IimDegree時停止擴展葉子節(jié)點，從queue中取出四叉樹空間節(jié)點，記為node,進行計算,計算方式為:判斷若node的點集中點個數(shù)小于IimNum或?qū)訑?shù)等于imDegree,貝U當前節(jié)點計算完畢；否則，根據(jù)圖1將node節(jié)點劃分為四個新節(jié)點，記為Di, i=l、2、3、4 ；
[0047](1.5.2)判斷若Di的點集非空，則將Di作為node節(jié)點的子節(jié)點，并將Di加入queue末尾；
[0048](2)電網(wǎng)設備臺風風險自動評估，具體如下:
[0049](2.1)從數(shù)據(jù)庫讀取所有η個臺風移動路徑線段，記為S，每個線段表示為Si ；
[0050](2.2)讀取臺風半徑，記為R ;
[0051](2.3)創(chuàng)建數(shù)組P用于保存電路設備節(jié)點臺風風險評估數(shù)值；
[0052](2.4)設定節(jié)點計數(shù)為i,從O遍歷到η ；
[0053](2.4.1)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中Si起點為圓心，R為半徑的圓內(nèi)的所有點，記為Pl ；
[0054](2.4.2)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中Si終點為圓心，R為半徑的圓內(nèi)的所有點，記為Ρ2 ；
[0055](2.4.3)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中，長邊平行與Si起點到終點的連線，寬為2R的長方形內(nèi)的所有點，記為Ρ3 ；
[0056](2.4.4)遍歷Ρ1、Ρ2、Ρ3，取各點到臺風路徑集合S的最短距離與R平方的比值為該點的臺風風險評估數(shù)值，公式為Min(Si/R2)，Min表示取所有結(jié)果的最小值，即Min (Pl/R2，P2/R2，P3/R2)，保存到P，得到電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。
[0057]進一步，所述方法還包括:(3)終止自動生成過程并輸出結(jié)果:輸出保存在P中的數(shù)據(jù)，即電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。
[0058]再進一步，所述步驟(2.4)中，配電網(wǎng)設備根據(jù)四叉樹讀取流程如下:
[0059](a)輸入地圖上需要獲得的電網(wǎng)設備幾何范圍，記為R ；
[0060](b)定義集合S用于保存電網(wǎng)設備節(jié)點；
[0061](c)定義CurrNode,其值等于四叉樹的根節(jié)點root ；
[0062](d)從根節(jié)點root開始,對CurrNode進行遞歸計算,計算方法為:判斷R是否包含CurrNode的空間范圍E,若是,則將CurrNode中所有點加入S,否則判斷CurrNode是否有子節(jié)點，若是，判斷CurrNode任意子節(jié)點是否與R空間上無關，若是，則結(jié)束當前遞歸，否則CurrNode等于該與R空間相關子節(jié)點，開始新遞歸；否則，遍歷CurrNode的點集,將屬于R的點加入S ；
[0063](e)輸出電網(wǎng)設備節(jié)點集合S。
[0064]參照圖2，應用本方法實現(xiàn)的基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估系統(tǒng)，主要包括布局計算子系統(tǒng)和人機交互子系統(tǒng)。
[0065]所述的布局子系統(tǒng)包括:
[0066](I)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫交互模塊:給布局子系統(tǒng)提供所需的電網(wǎng)設備節(jié)點信息，該模塊與電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫接口進行數(shù)據(jù)獲取操作。
[0067](2)臺風風險自動評估模塊:根據(jù)電網(wǎng)設備節(jié)點信息，應用發(fā)明方法進行自動評估計算。
[0068](3)動態(tài)評估的中間結(jié)果輸出模塊:將各臺風路徑線段計算的動態(tài)結(jié)果輸出到標準顯示數(shù)據(jù)格式。
[0069](4)最終評估結(jié)果輸出模塊:將最終的排布結(jié)果輸出為XML格式文件。
[0070]所述的人機交互子系統(tǒng)包括:
[0071](I)評估節(jié)點與線路選擇界面:給調(diào)度人員選擇需要評估的節(jié)點和線路的界面。
[0072](2)中間布局顯示模塊:將臺風風險自動評估模塊的中間評估結(jié)果作為動態(tài)圖形顯不O
[0073](3)最終結(jié)果顯示模塊:將臺風風險自動評估結(jié)果的最終結(jié)果以圖形形式顯示。
【權利要求】
1.一種基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法，其特征在于:所述的方法包括以下步驟: (1)根據(jù)所述配電網(wǎng)建立四叉樹檢索基礎，具體如下: (1.1)從數(shù)據(jù)庫獲取需要分析的配電網(wǎng)設備節(jié)點，共計η個節(jié)點，節(jié)點集合記為N，每個節(jié)點表示為Ni,每個節(jié)點有自己的經(jīng)緯度坐標記為(X，y),其中X為經(jīng)度值，y為緯度值； (1.2)遍歷N中的節(jié)點，計算節(jié)點經(jīng)纟韋度范圍，記為E (xMin、xMax、yMin、yMax)； (1.3)創(chuàng)建四叉樹節(jié)點root，包含點集為N，經(jīng)緯度范圍為E，層屬性degree為O ; (1.4)創(chuàng)建先入先出隊列queue,將root加入隊列頭部； (1.5)設定從queue頭部取出節(jié)點，直到queue為空； (1.5.1)設定limNum、IimDegree為四叉樹建樹限制條件，當節(jié)點集中點個數(shù)小于IimNum或四叉樹層數(shù)大于IimDegree時停止擴展葉子節(jié)點，從queue中取出四叉樹空間節(jié)點，記為node,進行計算,計算方式為:判斷若node的點集中點個數(shù)小于IimNum或?qū)訑?shù)等于imDegree,則當前節(jié)點計算完畢；否則,將node節(jié)點劃分為四個新節(jié)點，記為Di, i=l、2、3、4 ； (1.5.2)判斷若Di的點集非空，則將Di作為node節(jié)點的子節(jié)點，并將Di加入queue末尾； (2)電網(wǎng)設備臺風風險自動評估，具體如下:` (2.1)從數(shù)據(jù)庫讀取所有η個臺風移動路徑線段，記為S，每個線段表示為Si ； (2.2)讀取臺風半徑，記為R ; (2.3)創(chuàng)建數(shù)組P用于保存電路設備節(jié)點臺風風險評估數(shù)值； (2.4)設定節(jié)點計數(shù)為i,從O遍歷到η ； (2.4.1)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中Si起點為圓心，R為半徑的圓內(nèi)的所有點，記為Pl ; (2.4.2)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中Si終點為圓心，R為半徑的圓內(nèi)的所有點，記為Ρ2 ； (2.4.3)根據(jù)四叉樹讀取流程，取四叉樹中，長邊平行與Si起點到終點的連線，寬為2R的長方形內(nèi)的所有點，記為Ρ3 ； (2.4.4)遍歷Ρ1、Ρ2、Ρ3，取各點到臺風路徑集合S的最短距離與R平方的比值為該點的臺風風險評估數(shù)值，公式為Min (Si/R2)，Min表示取所有結(jié)果的最小值，即Min (Pl/R2，Ρ2/R2，P3/R2)，保存到P，得到電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。
2.如權利要求1所述的基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法，其特征在于:所述方法還包括:(3)終止自動生成過程并輸出結(jié)果:輸出保存在P中的數(shù)據(jù)，即電網(wǎng)設備節(jié)點及其對應的風險評估數(shù)值的組合。
3.如權利要求1或2所述的基于四叉樹檢索的配電網(wǎng)饋線遭臺風破壞的風險評估方法，其特征在于:所述步驟(2.4)中，配電網(wǎng)設備根據(jù)四叉樹讀取流程如下: (a)輸入地圖上需要獲得的電網(wǎng)設備幾何范圍，記為R; (b)定義集合S用于保存電網(wǎng)設備節(jié)點； (c)定義CurrNode,其值等于四叉樹的根節(jié)點root； (d)從根節(jié)點root開始，對CurrNode進行遞歸計算，計算方法為:判斷R是否包含CurrNode的空間范圍E，若是，則將CurrNode中所有點加入S，否則判斷CurrNode是否有子節(jié)點，若是，判斷CurrNode任意子節(jié)點是否與R空間上無關，若是，則結(jié)束當前遞歸，否則CurrNode等于該與R空間相關子節(jié)點，開始新遞歸；否則，遍歷CurrNode的點集,將屬于R的點加入S ； (e)輸出電網(wǎng)設備節(jié)點集合S。
【文檔編號】G06Q50/06GK103489135SQ201310418071
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】蔣一波, 樓弘, 陳瓊, 王萬良 申請人:浙江工業(yè)大學