一種特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖繪制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，更具體涉及一種特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分 布圖繪制方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 架空輸電線(xiàn)路覆冰舞動(dòng)可導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)斷股、金具損壞，嚴(yán)重時(shí)可造成斷線(xiàn)甚至倒塔， 給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了巨大威脅?？茖W(xué)合理的繪制電網(wǎng)舞動(dòng)區(qū)域分布圖對(duì)電網(wǎng)的規(guī) 劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)均具有重要的指導(dǎo)作用。例如，在線(xiàn)路規(guī)劃階段，輸電線(xiàn)路走廊可以避 開(kāi)舞動(dòng)嚴(yán)重區(qū)域；在輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)階段，可根據(jù)走廊附近舞動(dòng)等級(jí)分布情況采取相應(yīng)的防 舞措施；在輸電線(xiàn)路運(yùn)維階段，可以根據(jù)舞動(dòng)等級(jí)分布情況合理的調(diào)配運(yùn)維人員與物資。
[0003]目前舞動(dòng)區(qū)域分布圖的繪制方法主要有兩種，分別是發(fā)生頻次法、舞動(dòng)系數(shù)氣象 地理法。發(fā)生頻次法是將一定時(shí)間段內(nèi)（一般為5年或10年）輸電線(xiàn)路舞動(dòng)事故發(fā)生的 平均次數(shù)作為舞動(dòng)分區(qū)的指標(biāo)。專(zhuān)利申請(qǐng)CN201310071910. 4介紹了一種如何采用發(fā)生頻 次法繪制舞動(dòng)區(qū)域分布圖的方法。氣象地理法是指綜合氣象和地理共同作用因素進(jìn)行舞動(dòng) 區(qū)域劃分的方法。專(zhuān)利CN201210025462. X介紹了一種利用氣象地理法繪制舞動(dòng)區(qū)域分布 圖的方法。上述三種方法對(duì)促進(jìn)電網(wǎng)舞動(dòng)災(zāi)害防治起到了積極效果。實(shí)際上，舞動(dòng)發(fā)生次 數(shù)和舞動(dòng)日數(shù)均不區(qū)分舞動(dòng)天氣過(guò)程持續(xù)的時(shí)間，也就是說(shuō)發(fā)生頻次法和氣象地理法均無(wú) 法區(qū)分輸電線(xiàn)路舞動(dòng)持續(xù)1小時(shí)和持續(xù)24小時(shí)之間的區(qū)別。然而，舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì) 輸電線(xiàn)路造成的破壞越大?？梢?jiàn)，舞動(dòng)發(fā)生次數(shù)和舞動(dòng)日數(shù)均不能完全反映某次舞動(dòng)天氣 過(guò)程持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，無(wú)法區(qū)分舞動(dòng)對(duì)電網(wǎng)影響的程度。而且，目前的舞動(dòng)區(qū)域分布圖無(wú)法 針對(duì)性的應(yīng)用于特定電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路的防舞設(shè)計(jì)。另外，氣象地理法首先確定氣象臺(tái)站 所在位置的舞動(dòng)強(qiáng)弱等級(jí)，再通過(guò)插值技術(shù)確定其他區(qū)域的舞動(dòng)等級(jí)，導(dǎo)致線(xiàn)路走廊附近 的舞動(dòng)區(qū)域等級(jí)不夠客觀。因此，亟需提供一種特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖繪制 方法，科學(xué)合理地繪制電網(wǎng)舞動(dòng)區(qū)域分布圖。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖繪制方法，為輸電 線(xiàn)路規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)維等工作提供依據(jù)和指導(dǎo)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域 分布圖繪制方法，包括：
[0006] 收集分析覆冰舞動(dòng)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)；
[0007] 根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建高分辨率時(shí)空氣候資料庫(kù)；
[0008] 根據(jù)所述資料庫(kù)估算舞動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間；
[0009] 根據(jù)所述舞動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間計(jì)算特定重現(xiàn)期舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間；
[0010] 繪制特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖；
[0011] 根據(jù)運(yùn)輸電線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和地理?xiàng)l件對(duì)特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布 圖進(jìn)行訂正。
[0012] 所述相關(guān)氣象數(shù)據(jù)包括包括溫度、風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)向與線(xiàn)路走向夾角、濕度和 覆冰厚度；通過(guò)分析所述氣象數(shù)據(jù)，明確電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)發(fā)生時(shí)氣象數(shù)據(jù)參量閾值區(qū)間。
[0013] 所述空氣候資料庫(kù)的歷史年份大于等于30年，細(xì)網(wǎng)格小于等于lkm*lkm范圍，時(shí) 間分辨率大于等于1小時(shí)；
[0014]目標(biāo)區(qū)域區(qū)分為若干個(gè)細(xì)網(wǎng)格，每個(gè)所述細(xì)網(wǎng)格由代表，其中東西向分為i 個(gè)，南北向分為j個(gè)；每個(gè)所述細(xì)網(wǎng)格~^}均有溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量和覆冰厚度 的逐時(shí)數(shù)據(jù)。
[0015] 利用數(shù)值天氣模式以及氣象資料同化手段，開(kāi)展所述細(xì)網(wǎng)格上與導(dǎo)線(xiàn)覆冰舞動(dòng)的 所述相關(guān)氣象數(shù)據(jù)物理變量的模擬；在模擬過(guò)程中，綜合考慮高分辨率的地形資料，并按照 氣象行業(yè)規(guī)范輸出所述相關(guān)氣象數(shù)據(jù)。
[0016] 當(dāng)溫度低于〇°C時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)覆冰厚度R通過(guò)下式確定：
[0018] 其中，K為覆冰厚度修正系數(shù)，N為凍雨過(guò)程的時(shí)間，P為過(guò)程降水率，P。為水的 密度，P為雨凇的密度，V為風(fēng)速，W為液態(tài)水含量。
[0019] 所述舞動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間的估算過(guò)程為假設(shè)所述細(xì)網(wǎng)格的某年某月某日某時(shí) 的溫度、濕度、風(fēng)速和覆冰厚度分別為T(mén)djKyyyyiirailiddihPHdKyyyyimm,dd,w、WdjKyyyyimiliddihPR^j) (yyyy,mm,dd,h)，其中yyyy、臟、dd和h分別代表年、月、日和小時(shí)的數(shù)值；
[0020] 當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，且溫度、濕度、風(fēng)速和覆冰厚度的值滿(mǎn)足式下式時(shí)，表示所述 細(xì)網(wǎng)格~^在該小時(shí)下滿(mǎn)足舞動(dòng)激發(fā)條件：
[0021]
[0022] 逐小時(shí)整理、篩選細(xì)網(wǎng)格的冬季氣候資料庫(kù)，判斷出氣象要素?cái)?shù)值滿(mǎn)足舞動(dòng) 激發(fā)條件的持續(xù)小時(shí)數(shù)量。
[0023] 針對(duì)所述細(xì)網(wǎng)格Wu』的舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間序列（N(yyyy』、N(yyyy』、N(yyyyw，yyyy,k))，采 用統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算所述特定重現(xiàn)期動(dòng)持續(xù)時(shí)間。
[0024] 所述統(tǒng)計(jì)模型的包括皮爾遜III型分布模型、廣義極值分布模型和廣義帕累托分布 模型；所述特定重現(xiàn)期應(yīng)包括15a、30a、50a和100a，a為年；
[0025] 選取所述統(tǒng)計(jì)模型時(shí)用到的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括相關(guān)系數(shù)R、均方誤差Ss以及統(tǒng)計(jì)量D% 分別表不為：

[0029] 其中，1;表示理論頻率，y ;表示經(jīng)驗(yàn)頻率，x表示理論頻率均值，y表示經(jīng)驗(yàn)頻率均 值，n表示樣本數(shù)；Dn表示偏差最大值，Df 5表示信度為0. 05的臨界值。
[0030] 確定目標(biāo)區(qū)域全部細(xì)網(wǎng)格特定重現(xiàn)期舞動(dòng)持續(xù)小時(shí)數(shù)值；將舞動(dòng)持續(xù)小時(shí)數(shù)分為 四級(jí)，分別對(duì)應(yīng)著三級(jí)舞動(dòng)區(qū)、二級(jí)舞動(dòng)區(qū)、一級(jí)舞動(dòng)區(qū)和零級(jí)舞動(dòng)區(qū)。按照分區(qū)原則、圖例 和色標(biāo)要求繪制目標(biāo)區(qū)域的15a、30a、50a和IOOa-遇電網(wǎng)舞動(dòng)區(qū)域分布圖，從而形成特定 重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖。
[0031] 所述實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)包括輸電線(xiàn)路實(shí)際發(fā)生覆冰舞動(dòng)事件的次數(shù)、輸電線(xiàn)路實(shí)際發(fā) 生覆冰舞動(dòng)事件的破壞程度和地形地貌。和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具 有以下優(yōu)異效果
[0032] 1、本發(fā)明技術(shù)方案通過(guò)構(gòu)建高分辨率時(shí)空氣候資料庫(kù)，從氣象模擬階段就考慮了 地形的影響，既可以避免簡(jiǎn)單插值帶來(lái)的誤差，又可以省去地形起伏度的修訂步驟；
[0033] 2、本發(fā)明技術(shù)方案包含每次舞動(dòng)天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，避免了舞動(dòng)日數(shù)統(tǒng)計(jì) 無(wú)法區(qū)分單次舞動(dòng)天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間的問(wèn)題，充分體現(xiàn)了舞動(dòng)事件對(duì)電網(wǎng)影響的強(qiáng)弱程 度；
[0034] 3、本發(fā)明技術(shù)方案提出了單次舞動(dòng)天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)長(zhǎng)的概念，制定了特定重現(xiàn)期 舞動(dòng)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)的計(jì)算方法，使舞動(dòng)區(qū)域分布圖更加符合輸電線(xiàn)路相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員的使用 習(xí)慣；
[0035] 4、本發(fā)明技術(shù)方案確定輸電線(xiàn)路舞動(dòng)設(shè)防等級(jí)時(shí)可區(qū)分不同的電壓等級(jí)，適用性 強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1為本發(fā)明技術(shù)方案示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0038] 實(shí)施例1 :
[0039] 本例的發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有電網(wǎng)舞動(dòng)區(qū)域分布圖繪制方法存在的缺點(diǎn)和不 足，提供一種特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖的繪制方法，為輸電線(xiàn)路規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn) 維等工作提供依據(jù)和指導(dǎo)。所述方法包括，如圖1所示：
[0040] 收集分析覆冰舞動(dòng)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)；
[0041] 根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建高分辨率時(shí)空氣候資料庫(kù)；
[0042] 根據(jù)所述資料庫(kù)估算舞動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間；
[0043] 根據(jù)所述舞動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間計(jì)算特定重現(xiàn)期舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間；
[0044] 繪制特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布圖；
[0045] 根據(jù)運(yùn)輸電線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和地理?xiàng)l件對(duì)特定重現(xiàn)期電網(wǎng)覆冰舞動(dòng)區(qū)域分布 圖進(jìn)行訂正。
[0046] 1、收集分析覆冰舞動(dòng)相關(guān)氣象數(shù)據(jù)
[0047] 收集架空輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)覆冰舞動(dòng)發(fā)生時(shí)的氣象參量數(shù)值，包括溫度、風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng) 向、風(fēng)向與線(xiàn)路走向夾角、濕度、覆冰厚度等。分析上述氣象參量的數(shù)值，明確舞動(dòng)發(fā)生時(shí)氣 象參量閾值區(qū)間。具有實(shí)測(cè)覆冰舞動(dòng)相關(guān)氣象參量的地區(qū)應(yīng)依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定導(dǎo)線(xiàn)舞動(dòng)的 氣象參量閾值區(qū)間。其他地區(qū)可參考表1確定輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)舞動(dòng)閾值區(qū)間。
[0048] 表1輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)舞動(dòng)的氣象參量閾值區(qū)間
[0049]
[0050] 2、構(gòu)建高分辨率時(shí)空氣候資料庫(kù)
[0051] 利用最新的數(shù)值天氣模式以及氣象資料同化手段，如綜合運(yùn)用實(shí)時(shí)四維資料同化 技術(shù)（RTFDDA)與天氣研究預(yù)報(bào)模式WRF等，開(kāi)展細(xì)網(wǎng)格上與導(dǎo)線(xiàn)覆冰舞動(dòng)相關(guān)的氣象要素 如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、降水量等物理變量的模擬。模擬過(guò)程中，綜合考慮高分辨率的地 形資料，并按照氣象行業(yè)規(guī)范輸出相關(guān)氣象參量。
[0052] 當(dāng)溫度低于(TC時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)覆冰厚度由式（1)計(jì)算，其中K為覆冰厚度修正系數(shù)，R為 覆冰厚度（mm)，N為凍雨過(guò)程的時(shí)間（h)，P為過(guò)程降水率（_/h)，P。為水的密度（lg/cm 3)， P為雨淞的密度（〇. 9g/c