一种输电线路山火风险等级评估方法与流程

1.本发明涉及输电线路领域，具体是一种输电线路山火风险等级评估方法。


背景技术：

2.我国能源资源与负荷中心呈逆向分布，电能输送具有大容量、远距离的特点。输电线路作为电力系统的重要组成部分，其安全运行直接影响到电力系统的稳定和可靠性。近年来，随着输电线路和特高压线路的不断建设，输电线路穿越山区、丘陵等山火多发区域的情况越来越普遍。而山火灾害具有蔓延范围广、燃烧时间长、燃烧强度大、火势复杂等特点，容易造成输电线路跳闸，给电网的安全稳定运行中造成了严重的威胁。
3.为增强输电线路抵御山火灾害的能力，国内外学者进行了广泛的研究，包括防治设备布控、山火监测预警、火点定位、线路跳闸机理以及风险评估等多个方面。尽管通过遥感卫星可以实时监测输电走廊状态，但一旦发生山火，短时间内就可能引起跳闸，且火势复杂，运维人员难以及时消除火灾带来的影响。因此，对输电线路山火灾害风险进行合理评估，并基于山火风险程度有针对性地进行山火防治，有利于减少山火隐患，确保输电线路的安全稳定运行。
4.当前，针对输电走廊山火灾害风险评估，主要从选择影响因素来构建风险评估模型入手。美国、欧洲等国家的一些专家基于历史山火数据分析多种气候因素对山火的影响，进而进行风险评估，但该种方法难以适用横跨多区域、具有较大差异化的输电线路山火风险评估。2016年，国家电网颁布了《架空输电线路山火分布图绘制导则》，使用历史火点这一指标来代表人为活动对山火灾害的影响，并将不同植被类型对输电线路山火风险的影响差异化。文献“架空输电线路山火预测预警技术”综合考虑了降水、卫星监测热点、工农业用火和线路隐患点等因素进行输电线路山火预警。文献“human-caused fire occurrence modelling in perspective:areview”分析考虑了气候、地理、植被、人为等因素。输电线路山火灾害是多种致灾因素综合作用的结果，而现有山火风险评估模型考虑的山火风险因子较少，不够全面，且过于依赖主观经验。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种输电线路山火风险等级评估方法，包括如下步骤：
6.步骤一，基于历史数据，选择地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标作为输电线路山火灾害风险指标；
7.步骤二，根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系；
8.步骤三，根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重；
9.步骤四，根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山火灾害风
险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型；
10.步骤五，根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级。
11.进一步的，所述的根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系，包括：地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标分别为一级指标；地形指标包括地形复杂度、海拔、坡度和坡向四个二级指标；植被指标包括植被类型和ndvi两个二级指标；气象指标包括温度、降水量和tvdi三个二级指标；线路指标包括电压等级、导线对地距离和相间距离三个二级指标；人为指标包括历史火点密度、人口密度、距居民点的距离和经济活动类型四个二级指标。
12.进一步的，所述的根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重，包括：
13.首先将同层级风险评估指标两两比较分析，用一个指标比另一个指标的重要程度来定量表示指标间的关系，得出模糊判断矩阵a，如下式所示：
[0014][0015]
式中，n为指标的数量，a
ij
为指标i比指标j的重要程度；
[0016]
然后对模糊判断矩阵进行一致性检验，对矩阵a进行变换，得到满足一致性检验条件的模糊一致性矩阵r：
[0017][0018][0019][0020][0021]
式中，r
ij
为满足检验条件的的一致性结果；
[0022]
对于r矩阵指标权重的计算，采用最小二乘法求取风险指标最终权重指数；
[0023][0024]
基于指标体系的得分，对地形、植被、气象、线路和人为5大类山火灾害风险指标进行分析比较，构建指标层的模糊互补矩阵以及模糊一致矩阵，并得出各层级指标的权重。
[0025]
进一步的，所述的根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山
火灾害风险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型，包括：
[0026]
将输电线路山火风险等级按严重程度递增的顺序分为n1、n2、n3、n4、n5共5个等级，其中，n1为“安全”等级，n5为“极端危险”等级；
[0027]
根据上述的输电线路山火灾害风险等级，以及风险评估指标体系，建立分别对应5个山火灾害风险等级的5个经典域物元rj：
[0028][0029]
式中，n为风险指标个数；nj为第j个山火风险等级；bi为第i个山火风险指标；v
ji
为风险等级j下第i个评价指标的取值范围，取值范围区间为(e
ji
,f
ji
)；
[0030]
引入节域物元r
p
：
[0031][0032]
式中，n
p
为待评输电线路山火风险等级的全体；v
pi
为节域物元关于指标bi的量值范围，为(e
pi
,f
pi
)。
[0033]
进一步的，所述的根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级，包括：
[0034]
对于需要山火灾害风险评估的输电线路，将山火风险指标数据进行分析处理后，用物元r
x
表示：
[0035][0036]
式中，n
x
为某条输电线路尚未评估的山火风险等级；bn为风险等级nj下的16个山火风险指标；vi为经风险区间划分后评价指标bi的取值范围；
[0037]
确定关联函数，对需要山火灾害风险评估的输电线路各风险指标物元与各风险等级的关联度进行计算：
[0038][0039]
[0040][0041]
式中，vi为该条输电线路在风险指标bi处的具体取值；v
ji
为经典域物元中各山火风险指标在风险等级j下的量值范围，用区间(e
ji
,f
ji
)表示；ρ(vi，v
ji
)表示vi与v
ji
的距离；v
pi
为节域物元中第i个风险指标的量值范围；kj(vi)为第j个山火风险等级和第i个风险指标的关联度，其数值越大表明第i个风险指标对第j个风险等级的归属程度越大；fj(r
x
)即为该条输电线路在山火风险等级j处的总关联度；
[0042]
比较待评估输电线路分别在山火风险等级n1、n2、n3、n4、n5处的关联度fj(r
x
)的大小，将关联程度最高的等级作为待评输电线路山火风险等级，根据输电线路山火风险等级得到输电线路山火发生的概率。
[0043]
本发明的有益效果是：1)本发明包含了地形、植被、气象、线路和人为五个方向在内，共16个山火风险二级指标，建立的输电线路山火灾害的风险评估指标体系更为全面。
[0044]
2)通过模糊层次分析法可以将各指标对山火风险的影响作为一个系统处理，而不是对各指标单独计算权重。这充分考虑了各影响因素之间的关系，加强了各指标与山火风险之间的相关性，在山火风险评价中具有较好的合理性和客观性。
[0045]
3)通过物元可拓法搭建的输电线路山火风险评估模型，可以将山火风险指标的联系转化为数值化的物元模型，并对可拓过程进行定量分析。
[0046]
4)通过对比实际输电线路因山火而跳闸的次数，可以证明本发明公开的一种模糊层次分析法与物元可拓法相结合的输电线路山火风险等级评估方法的有效性，可以为运维管理人员有针对性地开展山火防治工作提供了理论参考。
附图说明
[0047]
图1为一种输电线路山火风险等级评估方法得流程示意图；
[0048]
图2为输电线路山火灾害风险评估指标体系示意图。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0050]
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0051]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0052]
而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使
得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0053]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0054]
如图1所示，一种输电线路山火风险等级评估方法，包括如下步骤：
[0055]
步骤一，基于历史数据，选择地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标作为输电线路山火灾害风险指标；
[0056]
步骤二，根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系；
[0057]
步骤三，根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重；
[0058]
步骤四，根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山火灾害风险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型；
[0059]
步骤五，根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级。
[0060]
所述的根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系，包括：地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标分别为一级指标；地形指标包括地形复杂度、海拔、坡度和坡向四个二级指标；植被指标包括植被类型和ndvi两个二级指标；气象指标包括温度、降水量和tvdi三个二级指标；线路指标包括电压等级、导线对地距离和相间距离三个二级指标；人为指标包括历史火点密度、人口密度、距居民点的距离和经济活动类型四个二级指标。
[0061]
所述的根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重，包括：
[0062]
首先将同层级风险评估指标两两比较分析，用一个指标比另一个指标的重要程度来定量表示指标间的关系，得出模糊判断矩阵a，如下式所示：
[0063][0064]
式中，n为指标的数量，a
ij
为指标i比指标j的重要程度；
[0065]
然后对模糊判断矩阵进行一致性检验，对矩阵a进行变换，得到满足一致性检验条件的模糊一致性矩阵r：
[0066]
[0067][0068][0069][0070]
式中，r
ij
为满足检验条件的的一致性结果；
[0071]
对于r矩阵指标权重的计算，采用最小二乘法求取风险指标最终权重指数；
[0072][0073]
基于指标体系的得分，对地形、植被、气象、线路和人为5大类山火灾害风险指标进行分析比较，构建指标层的模糊互补矩阵以及模糊一致矩阵，并得出各层级指标的权重。
[0074]
所述的根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山火灾害风险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型，包括：
[0075]
将输电线路山火风险等级按严重程度递增的顺序分为n1、n2、n3、n4、n5共5个等级，其中，n1为“安全”等级，n5为“极端危险”等级；
[0076]
根据上述的输电线路山火灾害风险等级，以及风险评估指标体系，建立分别对应5个山火灾害风险等级的5个经典域物元rj：
[0077][0078]
式中，n为风险指标个数；nj为第j个山火风险等级；bi为第i个山火风险指标；v
ji
为风险等级j下第i个评价指标的取值范围，取值范围区间为(e
ji
,f
ji
)；
[0079]
引入节域物元r
p
：
[0080][0081]
式中，n
p
为待评输电线路山火风险等级的全体；v
pi
为节域物元关于指标bi的量值范围，为(e
pi
,f
pi
)。
[0082]
所述的根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级，包括：
[0083]
对于需要山火灾害风险评估的输电线路，将山火风险指标数据进行分析处理后，用物元r
x
表示：
[0084][0085]
式中，n
x
为某条输电线路尚未评估的山火风险等级；bn为风险等级nj下的16个山火风险指标；vi为经风险区间划分后评价指标bi的取值范围；
[0086]
确定关联函数，对需要山火灾害风险评估的输电线路各风险指标物元与各风险等级的关联度进行计算：
[0087][0088][0089][0090]
式中，vi为该条输电线路在风险指标bi处的具体取值；v
ji
为经典域物元中各山火风险指标在风险等级j下的量值范围，用区间(e
ji
,f
ji
)表示；ρ(vi，v
ji
)表示vi与v
ji
的距离；v
pi
为节域物元中第i个风险指标的量值范围；kj(vi)为第j个山火风险等级和第i个风险指标的关联度，其数值越大表明第i个风险指标对第j个风险等级的归属程度越大；fj(r
x
)即为该条输电线路在山火风险等级j处的总关联度；
[0091]
比较待评估输电线路分别在山火风险等级n1、n2、n3、n4、n5处的关联度fj(r
x
)的大小，将关联程度最高的等级作为待评输电线路山火风险等级。
[0092]
具体的，一种模糊层次分析法与物元可拓法相结合的输电线路山火风险等级评估方法，包括以下步骤：
[0093]
s1、基于历史数据，选择具有代表性的影响山火发生概率的输电线路山火灾害风险指标；
[0094]
s2、对输电线路山火灾害风险指标进行分析，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系；
[0095]
s3、通过模糊层次分析法计算各输电线路山火灾害风险指标的重要性；
[0096]
s4、划分输电线路山火风险指标的风险区间，并建立物元可拓模型；
[0097]
s5、基于物元可拓模型，对输电线路山火风险等级进行评估。
[0098]
所述步骤s1包括：基于历史数据，选择具有代表性的影响山火发生概率的输电线路山火灾害风险指标，具体为：
[0099]
输电线路山火灾害具有很高的突发性，是多种致灾因素综合作用的结果，与人类活动、地形地貌、地表温度、降水量、地表植被状况、输电线路自身状态等都有一定的联系。通过查阅国内外相关数据及文献，考虑各致灾因素与输电线路山火灾害发生的相关性，对众多致灾因素进行筛选，最终选取了具有代表性的地形、植被、气象、线路和人为5大类山火
灾害风险指标进行分析。
[0100]
地形指标
[0101]
地形是影响山火发生和蔓延的重要因素之一，其对山火灾害的影响与地形的复杂程度、海拔、坡度和坡向等因素有关。
[0102]
地形复杂度指地表地形的变化程度和多样性。地形复杂的区域通常具有更多的沟壑、峡谷、山峰和河流等地形特征，这些地形特征可以对山火的传播路径和速度产生影响。在复杂的地形中，山火可能会被分散到更多的方向上，导致更广泛的烧毁区域，同时也会增加火势的难以控制程度。
[0103]
海拔对山火灾害的影响体现在随着海拔的升高，气温会逐渐下降，且不同海拔高度对应不同地形，会影响植被类型、植被含水量和植被覆盖度。基于我国多级地势特征，可根据海拔高度不同，将地形分为平原、丘陵、低山、中山、高山和极高山，如下表所示。
[0104]
表1海拔分区方式
[0105][0106]
坡度代表地表陡缓的程度，坡度大有利于空气的流通，会加快地表水分流失的速度，降低可燃物的含水率，同时加快火势在地面上的扩散速度，一般坡度增加10％，山火传播速度增大1倍。另一方面，坡度的高低也会影响人类活动的范围和强度，从而对山火的发生产生影响。
[0107]
坡向指地表的朝向，不同坡向的日照时长不同，阳坡受阳光直射，可燃物的含水量较低，而阴坡的可燃物含水量较高，相对不容易引发较大的山火。
[0108]
植被指标
[0109]
植被指标也是反映山火灾害风险的重要指标之一，植被类型、植被覆盖度等均对山火发生概率和蔓延速度有一定的影响。
[0110]
植被类型方面，不同类型的植被燃点、燃烧速度和热值等都存在差异，这些因素均会对山火的发生和蔓延产生影响。例如，针叶林、高覆盖度草原和灌丛等植被类型通常更容易引发大范围山火，线路跳闸概率较高。
[0111]
地表植被覆盖程度可以用归一化植被指数(normalized differential vegetation index，ndvi)来衡量，其取值在-1到1之间，数值越高表示该地区的植被覆盖程度越高，发生山火的概率也越高。它是由卫星图像获取的可见光和近红外波段反射率数据计算得出，能够反映植被的绿度和光合作用强度。计算公式如下：
[0112][0113]
式中，r
inf
和r
red
是指经过大气校正的中分辨率成像光谱仪影像数据中的近红外波段和红光波段的地物反射率。
[0114]
气象指标
[0115]
温度、降水量、土壤湿度等气象指标可影响可燃物含水量的高低，进而影响山火强度与蔓延速率。
[0116]
高温和干燥的气候是山火发生的重要因素之一。在高温和低降水量的环境下，植被含水量较低，易于燃烧。同时，高温也会导致燃烧物质释放出更多的挥发性有机化合物，进一步加剧火势。
[0117]
土壤湿度可以用温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index，tvdi)指标体现，它是一种综合考虑温度、植被覆盖和干旱程度的气象指标，用于反映地表土壤的湿度，其数值越低表示土壤水分越缺乏，湿度越低，越容易引起山火。计算公式如下：
[0118][0119]
t
max
＝a+bndvi
[0120]
t
min
＝c+dndvi
[0121]
式中，t表示地表温度(℃)；t
max
、t
min
分别表示相应ndvi下的最高和最低地表温度(℃)，对应干边和湿边方程；a、b分别为干边方程的截距和斜率，c、d分别为湿边方程的截距和斜率。
[0122]
线路指标
[0123]
输电线路本身对山火灾害也有一定的影响，通过对输电线路山火跳闸的历史数据进行分析发现：
[0124]
输电线路电压等级越高，其在山火环境下的跳闸概率也越高。因为当输电线路附近发生山火时，火焰所释放的热量会引起输电线路附近大气的升温，从而使大气密度减小、导电率升高，形成高电导通道。如果输电线路电压等级足够高，或导线对地的距离足够小，就有可能在导线上形成电弧，从而导致输电线路跳闸，甚至引发输电线路的故障。
[0125]
除此之外，相间距离较小的输电线路，其相间绝缘会在山火导致的高温和烟尘的作用下，更容易发生放电与相间短路故障，造成输电线路跳闸或烧毁，引发火灾事故。
[0126]
人为指标
[0127]
山火灾害的导火源可以分为自然火源和人为火源，其中由人为活动导致的火灾占比超过90％。历史火点密度、人口密度、距离居民点远近和当地经济活动类型在一定程度上可以反映当地的人类用火行为活动程度。
[0128]
历史火点密度高的区域未来可能仍存在较高的火点发生概率，因为这些区域的植被可能已经失去了自然的抵御火灾的能力，火灾风险相对较高。
[0129]
人口密度较低的区域大多为靠近山林的农村，用火安全意识相对较低，可能存在一些无意识的用火行为，如乱扔烟头、烧荒烧炭等，这些行为也可能引发山火灾害。
[0130]
居民点是人类活动的集中区域，一般来说，距离居民点较远的区域，人类活动程度会减弱，植被覆盖度和连续性则会相应提高。
[0131]
除此之外，当地的主要经济活动类型也会对山火灾害造成一定的影响。当区域的主要经济活动类型为农业和林业时，由于农业与林业都需要进行烧荒、灌溉和林木砍伐等活动，因此更容易成为山火的火源。旅游业通常会吸引大量的游客前往山区或林区，增加了人类的用火行为活动，因此也会增加山火的发生概率。工业和采矿业在生产过程中需要消耗大量的能源，如电力和燃气等，此外，工业和采矿业中也常常需要使用火源和高温设备，如电焊、火炉和高温炉等，这些能源和设备的使用也会增加山火的发生概率。
[0132]
所述步骤s2包括：对输电线路山火灾害风险指标进行分析，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系，具体为：
[0133]
基于步骤s1对地形、植被、气象、线路和人为5大类山火灾害风险一级指标的分析，选取可以对山火灾害风险更进一步描述的二级指标，构建完善的输电线路山火灾害风险评估指标体系。其中，地形类一级指标包括地形复杂度、海拔、坡度和坡向四个二级指标；植被类一级指标包括植被类型和ndvi两个二级指标；气象类一级指标包括温度、降水量和tvdi三个二级指标；线路类一级指标包括电压等级、导线对地距离和相间距离三个二级指标；人为类一级指标包括历史火点密度、人口密度、距居民点的距离和当地主要经济活动类型四个二级指标。
[0134]
综上，构建的输电线路山火灾害风险评估指标体系如图2所示。
[0135]
所述步骤s3包括：通过模糊层次分析法计算各输电线路山火灾害风险指标的重要性，具体为：
[0136]
输电线路山火跳闸是很多风险指标综合作用导致的，对不同的风险指标进行重要度计算，并赋予不同的权重，可以更合理地处理不同指标之间的联系，进而达到更好的评估效果。
[0137]
在分析山火风险指标的重要性时，专家一般很难给出定量的评价。而模糊层次分析法作为一种基于模糊数学和层次分析法相结合的决策分析方法，允许决策者使用模糊数来表达层次结构中的定性和定量指标，而不仅仅是使用确定性数值。这种方法能够处理决策问题中存在的不确定性和模糊性，从而更准确地反映决策者的主观认识和判断，适用于各输电线路山火灾害风险指标的重要性计算。
[0138]
首先将风险评估指标两两比较分析，用一个指标比另一个指标的重要程度来定量表示指标间的关系，进而得出模糊判断矩阵a，如下式所示。
[0139][0140]
式中，n为指标的数量，a
ij
为指标i比指标j的重要程度，取值原则如下表所示。若a
ij
在[0.1，0.5)范围，则表示指标j比i重要；若a
ji
(0.5,0.9]，则表示指标i比j重要。
[0141]
表2指标重要程度取值原则
[0142][0143][0144]
然后对模糊判断矩阵进行一致性检验，对矩阵a进行变换，得到满足一致性检验条件的模糊一致性矩阵r。
[0145][0146][0147][0148][0149]
式中，r
ij
为满足检验条件的的一致性结果。
[0150]
对于r矩阵指标权重的计算，可以采用最小二乘法求取风险指标最终权重指数。
[0151][0152]
通过查阅历史数据与文献，并结合长期从事山火监测管理工作的专家的经验，给输电线路山火灾害风险评估指标体系打分，如下表所示，满分为5分，分值越高表示重要程度越高。
[0153]
表3输电线路山火灾害风险评估指标体系评分
[0154][0155][0156]
基于指标体系的得分，对地形、植被、气象、线路和人为5大类山火灾害风险指标进行分析比较，即可通过上述公式，构建指标层的模糊互补矩阵以及模糊一致矩阵，并进一步计算出各层级指标的权重。
[0157]
通过模糊层次分析法可以将各指标对山火风险的影响作为一个系统处理，而不是对各指标单独计算权重。这充分考虑了各影响因素之间的关系，加强了各指标与山火风险之间的相关性，在山火风险评价中具有较好的合理性和客观性。
[0158]
所述步骤s4包括：划分输电线路山火风险指标的风险区间，并建立物元可拓模型，具体为：
[0159]
物元可拓法作为可拓学派的一个分支、一种用于多属性决策分析的方法，其核心思想是将每个属性看作一个独立的物元，每个物元有一个隶属度，代表其在这个属性上的表现或得分。通过对所有物元进行关联，构建一个物元空间，最终得到符合要求的决策方案。在决策过程中，通过比较不同决策方案中的物元的隶属度，以及不同属性之间的相互作用，来评估决策方案的优劣性。
[0160]
物元可拓山火风险评估模型将山火风险指标的联系转化为数值化的物元模型，并对可拓过程进行定量分析。本专利将输电线路山火风险等级按严重程度递增的顺序分为n1、n2、n3、n4、n5共5个等级，其中，n1为“安全”等级，n5为“极端危险”等级。
[0161]
根据上述提出的输电线路山火灾害风险等级，以及风险评估指标体系，建立分别对应5个山火灾害风险等级的5个经典域物元rj。
[0162][0163]
式中，n为风险指标个数；nj为第j个山火风险等级；bi为第i个山火风险指标；v
ji
为风险等级j下第i个评价指标的取值范围，这个取值范围用区间(e
ji
,f
ji
)表示。
[0164]
接着为更好地处理模糊性和不确定性问题、提高问题分析的全面性和准确性，引入节域物元，用r
p
表示：
[0165][0166]
式中，n
p
为待评输电线路山火风险等级的全体；v
pi
为节域物元关于指标bi的量值范围，用区间(e
pi
,f
pi
)表示。
[0167]
所述步骤s5包括：基于物元可拓模型，对输电线路山火风险等级进行评估，具体为：
[0168]
对于需要山火灾害风险评估的输电线路，将山火风险指标数据进行分析处理后，用物元r
x
表示。
[0169][0170]
式中，n
x
为某条输电线路尚未评估的山火风险等级；bn为风险等级nj下的16个山火风险指标；vi为经风险区间划分后评价指标bi的取值范围。
[0171]
确定关联函数，对需要山火灾害风险评估的输电线路各风险指标物元与各风险等级的关联度进行计算。
[0172][0173][0174][0175]
式中，vi为该条输电线路在风险指标bi处的具体取值；v
ji
为经典域物元中各山火风险指标在风险等级j下的量值范围，用区间(e
ji
,f
ji
)表示；ρ(vi，v
ji
)表示vi与v
ji
的距离；v
pi
为节域物元中第i个风险指标的量值范围；kj(vi)为第j个山火风险等级和第i个风险指标的关联度，其数值越大表明第i个风险指标对第j个风险等级的归属程度越大；fj(r
x
)即为该条输电线路在山火风险等级j处的总关联度。
[0176]
比较待评估输电线路分别在山火风险等级n1、n2、n3、n4、n5处的关联度fj(r
x
)的大小，将关联程度最高的等级作为待评输电线路山火风险等级。
[0177]
为验证本专利所提方法的有效性，采用我国某省级电网2条输电线路进行山火风险评估，输电线路参数如下表所示。
[0178]
表4待评估输电线路参数
[0179][0180][0181]
通过上述基于模糊层次分析法与物元可拓法相结合的输电线路山火风险等级评估方法，计算这两条输电线路的关联度及山火风险等级，如下表所示。
[0182]
表5待评估输电线路的关联度及山火风险等级
[0183]
[0184]
根据历史数据得到，2019～2021年间，线路1发生1起山火灾害，线路2发生3起山火灾害事件，与本专利得到的结果较为一致
[0185]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种输电线路山火风险等级评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，基于历史数据，选择地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标作为输电线路山火灾害风险指标；步骤二，根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系；步骤三，根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重；步骤四，根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山火灾害风险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型；步骤五，根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级。2.根据权利要求1所述的一种输电线路山火风险等级评估方法，其特征在于，所述的根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系，包括：地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标分别为一级指标；地形指标包括地形复杂度、海拔、坡度和坡向四个二级指标；植被指标包括植被类型和ndvi两个二级指标；气象指标包括温度、降水量和tvdi三个二级指标；线路指标包括电压等级、导线对地距离和相间距离三个二级指标；人为指标包括历史火点密度、人口密度、距居民点的距离和经济活动类型四个二级指标。3.根据权利要求2所述的一种输电线路山火风险等级评估方法，其特征在于，所述的根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重，包括：首先将同层级风险评估指标两两比较分析，用一个指标比另一个指标的重要程度来定量表示指标间的关系，得出模糊判断矩阵a，如下式所示：式中，n为指标的数量，a
ij
为指标i比指标j的重要程度；然后对模糊判断矩阵进行一致性检验，对矩阵a进行变换，得到满足一致性检验条件的模糊一致性矩阵r：模糊一致性矩阵r：
式中，r
ij
为满足检验条件的的一致性结果；对于r矩阵指标权重的计算，采用最小二乘法求取风险指标最终权重指数；基于指标体系的得分，对地形、植被、气象、线路和人为5大类山火灾害风险指标进行分析比较，构建指标层的模糊互补矩阵以及模糊一致矩阵，并得出各层级指标的权重。4.根据权利要求3所述的一种输电线路山火风险等级评估方法，其特征在于，所述的根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山火灾害风险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型，包括：将输电线路山火风险等级按严重程度递增的顺序分为n1、n2、n3、n4、n5共5个等级，其中，n1为“安全”等级，n5为“极端危险”等级；根据上述的输电线路山火灾害风险等级，以及风险评估指标体系，建立分别对应5个山火灾害风险等级的5个经典域物元r
j
：式中，n为风险指标个数；n
j
为第j个山火风险等级；b
i
为第i个山火风险指标；v
ji
为风险等级j下第i个评价指标的取值范围，取值范围区间为(e
ji
,f
ji
)；引入节域物元r
p
：式中，n
p
为待评输电线路山火风险等级的全体；v
pi
为节域物元关于指标b
i
的量值范围，为(e
pi
,f
pi
)。5.根据权利要求4所述的一种输电线路山火风险等级评估方法，其特征在于，所述的根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级，包括：对于需要山火灾害风险评估的输电线路，将山火风险指标数据进行分析处理后，用物元r
x
表示：
式中，n
x
为某条输电线路尚未评估的山火风险等级；b
n
为风险等级n
j
下的16个山火风险指标；v
i
为经风险区间划分后评价指标b
i
的取值范围；确定关联函数，对需要山火灾害风险评估的输电线路各风险指标物元与各风险等级的关联度进行计算：关联度进行计算：关联度进行计算：式中，v
i
为该条输电线路在风险指标b
i
处的具体取值；v
ji
为经典域物元中各山火风险指标在风险等级j下的量值范围，用区间(e
ji
,f
ji
)表示；ρ(v
i
，v
ji
)表示v
i
与v
ji
的距离；v
pi
为节域物元中第i个风险指标的量值范围；k
j
(v
i
)为第j个山火风险等级和第i个风险指标的关联度，其数值越大表明第i个风险指标对第j个风险等级的归属程度越大；f
j
(r
x
)即为该条输电线路在山火风险等级j处的总关联度；比较待评估输电线路分别在山火风险等级n1、n2、n3、n4、n5处的关联度f
j
(r
x
)的大小，将关联程度最高的等级作为待评输电线路山火风险等级，根据输电线路山火风险等级得到输电线路山火发生的概率。

技术总结
本发明公开了一种输电线路山火风险等级评估方法，包括如下步骤：基于历史数据，选择地形指标、植被指标、气象指标、线路指标和人为指标作为输电线路山火灾害风险指标；根据选择的输电线路山火灾害风险指标，建立输电线路山火灾害风险评估指标体系；根据输电线路山火灾害风险评估指标体系，通过模糊层次分析法计算得到各输电线路山火灾害风险指标的权重；根据各输电线路山火灾害风险指标的权重，划分各输电线路山火灾害风险指标的风险等级，根据输电线路山火灾害风险指标的风险等级，以及风险评估指标体系，建立物元可拓模型；根据物元可拓模型对输电线路山火风险等级进行评估，得到输电线路山火风险等级。线路山火风险等级。线路山火风险等级。


技术研发人员：曾文慧 刘晓宇 焦一飞 倪江 邹斌 叶圣永 陈中国 许文杰 李宇 易力
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司经济技术研究院
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/9