電力氣象服務(wù)平臺及應(yīng)用研究

◎程雪青 王曉玲 孫貝貝

為分析電力氣象服務(wù)平臺以及應(yīng)用，對氣象與電力之間的關(guān)系進(jìn)行簡單闡述，對電力氣象專業(yè)服務(wù)內(nèi)容進(jìn)行分析，主要圍繞服務(wù)產(chǎn)品、用戶終端產(chǎn)品顯示以及產(chǎn)品的制作和入庫流程等。基于此，對電力氣象服務(wù)平臺系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，同時對其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探究，以期為電力氣象服務(wù)平臺以及應(yīng)用水平提升提供參考。

天氣氣候?qū)τ陔娋W(wǎng)會產(chǎn)生的影響，需要引起足夠關(guān)注和重視，在整個區(qū)域范圍內(nèi)，要保證切合電力系統(tǒng)對應(yīng)的專業(yè)氣象服務(wù)工作能夠在實踐中得到全面有序開展。對電力氣象服務(wù)新產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)，同時保證電網(wǎng)氣象專業(yè)服務(wù)平臺在實現(xiàn)中科學(xué)合理的構(gòu)建和落實，這樣才能夠?qū)庀笮畔⒃陔娏π袠I(yè)中的作用和價值充分發(fā)揮出來。

一、氣象與電力之間的關(guān)系

無論是對于水電站進(jìn)行設(shè)計或者施工的各環(huán)節(jié)，還是在供電當(dāng)中食物變電等方面，任何環(huán)節(jié)都會與氣相之間具有密切聯(lián)系。對氣象要素具有的敏感程度相對比較高，比如降雨量如果相對比較少，那么會導(dǎo)致河流流量有所下降，對于發(fā)電量也會造成不良影響。如果氣候條件不良，低溫雨雪等對運輸電功率損耗以及電量損失等都會呈現(xiàn)出線性關(guān)系，所以要對其進(jìn)行嚴(yán)格有效的監(jiān)測，保證整個預(yù)測的準(zhǔn)確性和有效性。對氣象信息進(jìn)行掌握和了解，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)舉例避害的根本目的，對現(xiàn)有水資源進(jìn)行合理利用，保證電站以及供電運行時的穩(wěn)定性和可靠性。

二、電力氣象專業(yè)服務(wù)內(nèi)容

1.服務(wù)產(chǎn)品。

電力氣象專業(yè)服務(wù)內(nèi)容中主要包括在中短期的天氣預(yù)報，年度、季度以及月度的氣候預(yù)測等，同時還會涉及到氣候分析評價報告以及乞降監(jiān)測分析報告等。氣象衛(wèi)星遙感監(jiān)測信息、森林火險氣象等級等這些都是其中的專項服務(wù)產(chǎn)品類別。除此之外，還可以根據(jù)實際情況的不同，對預(yù)約服務(wù)產(chǎn)品給予足夠的關(guān)注和重視，對電力設(shè)計以及規(guī)化氣候分析評估等進(jìn)行有效推進(jìn)。

2.用戶終端產(chǎn)品顯示。

結(jié)合供電以及氣象部門提出的一系列約定和要求，將氣象部門已經(jīng)研制出來的各種專業(yè)產(chǎn)品，以程序處理等方式來進(jìn)行操作，將其進(jìn)行自動的解協(xié)之后，翻譯成為供電方所需要的產(chǎn)品形式，直接顯示在對應(yīng)的平臺界面當(dāng)中，通常都會以文本或者是圖形等不同方式進(jìn)行展示，以此來滿足用戶提出的個性化需求。

三、電力氣象服務(wù)平臺系統(tǒng)

電力氣象服務(wù)平臺系統(tǒng)在構(gòu)建和利用時，其主要是在現(xiàn)有開放的在線地圖中，對服務(wù)技術(shù)進(jìn)行合理利用，以B/S 架構(gòu)模式為基礎(chǔ)，對。NET 框架進(jìn)行合理利用，同時與GIS 技術(shù)以及Flex 技術(shù)等進(jìn)行結(jié)合，對數(shù)據(jù)儲存層以及數(shù)據(jù)接口層等進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建和落實。在該平臺系統(tǒng)建設(shè)和利用時，對用戶自身的業(yè)務(wù)需求以及系統(tǒng)的易用性等特征進(jìn)行綜合分析，將系統(tǒng)直接劃分在系統(tǒng)界面或者是監(jiān)測實際情況等各方面。監(jiān)測實況可以為輸電線路或者是變電站的運行提供實時有效的參考數(shù)據(jù)作為支持，包括氣溫、風(fēng)速等，同時間隔一定時間后可以實現(xiàn)及時有效的更新。每一段輸電線路需要結(jié)合實況影響等級以及對應(yīng)的顏色進(jìn)行顯示，這樣能夠為用戶提供相對比較直觀的體驗。臨近預(yù)報則是為用戶提供未來6 小時范圍內(nèi)的臨近預(yù)報數(shù)據(jù)，其中包括氣溫、風(fēng)速等。短期預(yù)報則是提供未來1 至3 天的逐天短期預(yù)報數(shù)據(jù)，包括風(fēng)力、風(fēng)向等諸多氣象要素。預(yù)警信號則是可以提供目前現(xiàn)有的氣象預(yù)警信號，實現(xiàn)實時有效的更新。

四、電力氣象服務(wù)平臺系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

1.輸電線路頂點化處理。

由于安徽省內(nèi)部的氣象站數(shù)量普遍比較多，為了從根本上保證氣象服務(wù)精細(xì)化水平得到提升，可以直接將現(xiàn)有輸電線路劃分成各個不同小段。除此之外，每一小段輸電線路自身天氣條件具有明顯差異性，為了能夠在地圖上對其進(jìn)行明顯的標(biāo)注，需要對輸電線路進(jìn)行頂點化的處理。首先，在具體操作過程中，要選擇靠近輸電線路的氣象站，以ArcGIS 軟件當(dāng)中的Create Thiessen Ploygons 工具，可以生成泰森多邊形圖層，如圖1 所示。這樣有利于保證每一個多邊形內(nèi)部的輸電線路以及氣象站距離相對比較近。通過這種方式在其中的合理利用，可以對每一段的輸電線路以及對應(yīng)氣象站的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行構(gòu)建和落實。

圖1 泰森多邊形示意圖

緊接著利用Intersect 工具直接將目前現(xiàn)有的初始輸電線路直接在對應(yīng)的行政區(qū)域圖層中實現(xiàn)合理的切分處理，從中可以得出對應(yīng)的屬地信息，在該基礎(chǔ)上的輸電線路圖層，可以再次利用Intersect 工具進(jìn)行切分處理，輸電線路在泰森多邊形圖層中可以進(jìn)行有效切分。由于一條輸電線路可以兩次或者是兩次以上，進(jìn)入到相同的多邊形當(dāng)中，這種形勢下的切分結(jié)果勢必會出現(xiàn)兩段或者是兩段以上不連續(xù)的輸電線路，其可以作為一個整體，也就是只有一個ID 屬性值，所以必須要利用Multipart To Singlepart 工具對其進(jìn)行拆分處理。最后，對Feature Vertices To Points 工具進(jìn)行合理利用，這樣有利于對各小段輸電線路當(dāng)中的頂點進(jìn)行獲取，后續(xù)利用Add XY Coordinates 工具，對每一個頂點對應(yīng)的經(jīng)緯度信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶砑樱谡麄€地圖上分段著色，對輸電線路必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)給予一定保障。在整個處理過程中，通過對Arc GIS ModelBuilder 的合理利用，可以生成對應(yīng)的處理模型，未來的整個行政區(qū)劃出現(xiàn)變更或者是氣象站增減等情況發(fā)生時，通過該模型的合理利用，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的快速有效重建，保證系統(tǒng)整體可用性以及可移植性得到有效提升。

2.氣象綜合影響等級。

對于各個不同等級的電力基礎(chǔ)設(shè)施來說，其對應(yīng)氣象條件的設(shè)計時的標(biāo)準(zhǔn)具有明顯差異性。在該基礎(chǔ)上，對符合要求的規(guī)范化閾值設(shè)計方案進(jìn)行編制和落實，在現(xiàn)有諸多資料參考的同時，能夠根據(jù)電力與氣象專家提出的一系列建議和意見，對規(guī)范化制度進(jìn)行編制和落實，將氣象綜合影響等級劃分為4 級，對不同等級對應(yīng)顏色進(jìn)行設(shè)置，如表1 所示。

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除此之外還要對電力設(shè)施會產(chǎn)生的一系列影響氣象要素進(jìn)行識別，在現(xiàn)有實況數(shù)據(jù)當(dāng)中，主要是以氣溫風(fēng)速和降雨量等相互組合而成。在預(yù)報數(shù)據(jù)方面則是以氣溫、風(fēng)速等氣象要素組合而成，對于4 級輸電線路或者3 級變電站來說，需要根據(jù)不同等級以及氣象要素對各個不同級別對應(yīng)氣象影響等級與值范圍進(jìn)行確定。針對每一段的輸電線路或者每個變電站來說，需要對氣象要素當(dāng)中影響最高等級的因素條件進(jìn)行選擇，將其作為氣象綜合影響等級的主要參考依據(jù)。

3.儲存過程的數(shù)據(jù)接口。

電力氣象服務(wù)系統(tǒng)在構(gòu)建和實施過程中，其自身能夠顯示出來的數(shù)據(jù)量相對比較龐大，整個處理操作過程具有一定復(fù)雜性，所以在整個數(shù)據(jù)接口設(shè)計時，要對系統(tǒng)平臺自身性能進(jìn)行完善和優(yōu)化。更為重要的是在這個儲存過程中要對數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容進(jìn)行操作，同時要完成特定功能的SQL 語句集，體現(xiàn)出其高效以及簡便性特點。在整個研究過程中，儲存過程通常是以數(shù)據(jù)接口為主將，該數(shù)字作為其中唯一的參數(shù)，這樣能夠?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)在處理時的整個過程進(jìn)行有效區(qū)分。儲存過程分別是針對輸電線路以及變電站等展開有針對性的管理和控制，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對電力等技術(shù)性技術(shù)有效檢索，對各種不同類型的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。根據(jù)不同等級判定以及顏色匹配等可以從中得出各種數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，同時能夠提高數(shù)據(jù)整體處理效率，降低數(shù)據(jù)耦合性，以此來保證電力氣象服務(wù)平臺在運行時的穩(wěn)定性和可靠性。

4.電網(wǎng)氣象監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)的總體設(shè)計思路。

電網(wǎng)氣象監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在構(gòu)建和落實時，主要是對產(chǎn)品的制作以及分發(fā)過程進(jìn)行自動化處理，在Internet 互聯(lián)網(wǎng)方式基礎(chǔ)上，可以直接實現(xiàn)氣象部門與供電部門之間的內(nèi)網(wǎng)連接，這樣能夠?qū)ΜF(xiàn)有諸多數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時有效的交換處理。對專業(yè)氣象產(chǎn)品進(jìn)行研制，在整個氣象局網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及構(gòu)建過程中，可以實現(xiàn)對氣象產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和落實，以分類管理等方式能夠保證產(chǎn)品實現(xiàn)全自動化處理，或者以人工干預(yù)方式來進(jìn)行及時有效的上傳。在整個供電局方可以對前端服務(wù)器進(jìn)行構(gòu)建，同時對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善和優(yōu)化，對Socket 等技術(shù)進(jìn)行合理利用，直接從氣象部門現(xiàn)有的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，從中調(diào)取符合現(xiàn)實要求的氣象產(chǎn)品，部分產(chǎn)品直接調(diào)取原始文件，后續(xù)對其進(jìn)行自動化的編輯、統(tǒng)計以及繪制。針對氣象產(chǎn)品本身自備的“翻譯”功能，在實踐中促使其可以直接從氣象專業(yè)化轉(zhuǎn)變成為供電專業(yè)化，以此來實現(xiàn)妥善處理，促使其逐漸形成人性化的產(chǎn)品，為供電部門業(yè)務(wù)人員提供更加直觀的內(nèi)容，整個操作過程具有一定的便利性特征，同時有利于保證現(xiàn)有氣象信息產(chǎn)品使用率得到提升。

（2）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。

電網(wǎng)氣象監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在建設(shè)和利用時，主要涉及到的內(nèi)容包括氣象信息以及電力設(shè)備信息等，對氣象信息整合平臺進(jìn)行構(gòu)建和落實，主要是在氣象部門基礎(chǔ)上進(jìn)行搭建，對氣象信息整合平臺進(jìn)行構(gòu)建，促使各種不同類型的氣象數(shù)據(jù)能夠全部都整合在對應(yīng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。氣象數(shù)據(jù)采集平臺的建設(shè)主要是以供電部門為主，以Socket 等技術(shù)為基礎(chǔ)，促使氣象信息庫當(dāng)中涉及到的諸多氣象信息能夠直接采集到對應(yīng)的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)當(dāng)中，為系統(tǒng)在運行時提供可靠依據(jù)作為支持。氣象預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)在建設(shè)和利用時，主要是以兩部分為主，第一部分是為了對氣象信息進(jìn)行真實有效的展示，包括氣象產(chǎn)品或者氣象預(yù)警等。而另外一部分則是將氣象信息實現(xiàn)與電力設(shè)備信息之間的有效結(jié)合，以Google Map 地圖作為基礎(chǔ)，在該平臺上可以直接將氣象信息實現(xiàn)與電力信息之間的高效結(jié)合，這樣能夠?qū)﹄娏υO(shè)備進(jìn)行有針對性的氣象監(jiān)測預(yù)警，保證整個平臺系統(tǒng)在運行時的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）系統(tǒng)界面以及對應(yīng)的功能模塊。

在預(yù)警平臺界面當(dāng)中涉及到的主動模塊顯示內(nèi)容，一般都是直接從氣象局端現(xiàn)有產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫當(dāng)中進(jìn)行調(diào)取，經(jīng)過一系列處理之后逐漸形成。其自身所表述用于以及等級劃分等，可以滿足目前供電部門提出的基本要求。通常是由多個功能模塊相互組合而成，包括災(zāi)害性天氣預(yù)警以及降雨量預(yù)報等級圖等，從數(shù)據(jù)庫當(dāng)中對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時有效調(diào)取，后續(xù)以自動化方式進(jìn)行處理，以文字或者圖片等方式來進(jìn)行真實有效的呈現(xiàn)。降雨警示模塊可以對降雨情況進(jìn)行實時有效的統(tǒng)計和分析，同時對分布圖進(jìn)行自動化繪制，對其中涉及到的預(yù)警值進(jìn)行合理設(shè)置，實況值達(dá)到預(yù)警值之后，立即會顯示出對應(yīng)的警示性標(biāo)識。氣象產(chǎn)品展示模塊通常是對氣象部門預(yù)報所使用的地面圖或者衛(wèi)星云圖等進(jìn)行實時有效的展示，代理設(shè)備查詢模塊在應(yīng)用時，能夠?qū)╇姴块T各種不同類型輸電線路運行情況以及設(shè)備具體位置等進(jìn)行查詢，實現(xiàn)預(yù)報信息與設(shè)備信息之間的疊加分析，這樣能夠以更加直觀的方式，對其中涉及到的某一固定設(shè)備或者線路所屬區(qū)域的氣候條件進(jìn)行客觀分析。其他預(yù)約模塊功能在應(yīng)用時，可以實現(xiàn)氣象與供電雙方之間的有效互動，對臨時性的文件進(jìn)行構(gòu)建，方便用戶隨時調(diào)用。

（4）系統(tǒng)特點以及效用分析。

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有諸多氣象信息隨時有效整合，保證原始?xì)庀髷?shù)據(jù)在處理時的效率和質(zhì)量得到提升。對氣象部門現(xiàn)有工作進(jìn)行簡化處理，保證日常工作效率的提升，能夠為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)和高效的服務(wù)。以Surfer 畫圖技術(shù)為基礎(chǔ)，對采集到的諸多氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析，對區(qū)域范圍內(nèi)的地理信息進(jìn)行對照，這樣能夠?qū)梢暬瘓D形進(jìn)行自動化生成，讓用戶能夠以更加直觀的方式，對氣溫以及降雨等要素的實際情況、時空分布情況進(jìn)行客觀分析。系統(tǒng)平臺在整個運行過程中，還可以直接將供電部門現(xiàn)有的諸多設(shè)備、電力信息等進(jìn)行有效結(jié)合，以此來實現(xiàn)對電力設(shè)備的氣象預(yù)警，初步實現(xiàn)氣象信息以及供電設(shè)備、線路之間的有效疊加，對雙邊信息功能進(jìn)行整合，為設(shè)備在運行時的安全性、穩(wěn)定性提供保證，同時還可以對線路的檢修提供可靠依據(jù)作為支持。電力氣象服務(wù)平臺系統(tǒng)運行時，對Socket 傳輸技術(shù)以及Service 技術(shù)等進(jìn)行合理利用，可以直接將現(xiàn)有氣象信息產(chǎn)品進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，以此來實現(xiàn)氣象專業(yè)產(chǎn)品的翻譯，促使其轉(zhuǎn)變成為供電專業(yè)化氣象產(chǎn)品，結(jié)合不同需求，以文字或者是圖表等方式呈現(xiàn)出來。

五、結(jié)語

電力氣象服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，不僅有利于實現(xiàn)電力基礎(chǔ)設(shè)施以及氣象數(shù)據(jù)在現(xiàn)有地圖中的疊加展示，而且有利于保證整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、合理性，為用戶提供更好的體驗感。更為重要的是可以對氣候條件因素進(jìn)行掌握和了解，避免不良天氣對電力設(shè)施造成破壞影響，以此來實現(xiàn)對氣象風(fēng)險的有效規(guī)避。