電網(wǎng)氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)的評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及電網(wǎng)氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)的評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電網(wǎng)初步建成了覆蓋全網(wǎng)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的重要線路實(shí)現(xiàn)了溫度、濕度、風(fēng)速、雨量等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，各地電力公司與氣象局、科研部門合作，建立了多個(gè)氣象預(yù)報(bào)預(yù)警信息平臺(tái)。但是，各地建立的氣象預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)，多是僅利用氣象部門掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)，并未將輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)積累的大量電網(wǎng)周邊氣象環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)用到預(yù)報(bào)中來(lái)。
[0003]公開號(hào)為CN102982658A的中國(guó)專利“基于精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)信息的電力基建氣象災(zāi)害預(yù)警方法和系統(tǒng)”，公開了一種基于精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)信息的電力基建氣象災(zāi)害預(yù)警方法，包括:接收精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)信息;根據(jù)基建地點(diǎn)的地理位置，從所述精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)信息中計(jì)算相應(yīng)的氣象預(yù)報(bào)值；比較所述氣象環(huán)境值和基建項(xiàng)目的防災(zāi)參數(shù)閾值，生成氣象災(zāi)害信息;根據(jù)氣象災(zāi)害信息從氣象災(zāi)害預(yù)想數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢防災(zāi)策略信息；發(fā)送氣象災(zāi)害預(yù)警信息和防災(zāi)策略信息。該發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，實(shí)現(xiàn)了對(duì)災(zāi)害的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)匹配應(yīng)急方案和自動(dòng)發(fā)布預(yù)警。
[0004]中尺度氣象是現(xiàn)代氣象科學(xué)中發(fā)展迅速的一個(gè)重要分支，它所研究的大氣中尺度運(yùn)動(dòng)，關(guān)系到區(qū)域重要災(zāi)害性天氣的發(fā)現(xiàn)和預(yù)防。其中的一方面是通過(guò)中尺度數(shù)值模式，對(duì)中尺度天氣過(guò)程進(jìn)行深入的模擬研究和預(yù)報(bào)試驗(yàn)。隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，中尺度數(shù)值模式已日趨成熟。中尺度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)模式有許多，例如WRF計(jì)算系統(tǒng)(MesoscaleModel5)是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的電網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用到精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)技術(shù)中的評(píng)估方法。
[0006]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
電網(wǎng)氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)的評(píng)估方法，包括以下步驟:
S1、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì):包括以下4個(gè)方案:
方案1:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，不做任何觀測(cè)資料同化，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象；
方案2:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，并同化氣象探空資料，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象，同化時(shí)段為96小時(shí)；
方案3:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，并同化氣象探空資料和電網(wǎng)氣象觀測(cè)資料，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象，同化時(shí)段為24小時(shí)；
方案4:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，并同化氣象探空資料和電網(wǎng)氣象觀測(cè)資料，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象，同化時(shí)段為96小時(shí)。
[0007]所述的NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料是指美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)/美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR)提供的FNL全球分析資料(Final Operat1nal Global Analysis)，從美國(guó)國(guó)家大氣研究中心管理的研究數(shù)據(jù)檔案庫(kù)中下載獲得。
[0008]所述的電網(wǎng)氣象觀測(cè)資料為電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的電網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)。
[0009]所述的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式為WRF模式。
[0010]WFR模式的具體設(shè)置為:
采用三重嵌套，其最外層網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)為90X60，水平格距為27km，中間層網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)為72X72，水平格距為9km，最內(nèi)層網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)為90X90，水平格距為3km，垂直方向都分成層37層，模式頂氣壓為lOOhpa。
[0011]S2、精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性評(píng)估:將電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值與上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的模擬值進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，從而選取偏差最小、預(yù)報(bào)最準(zhǔn)確的數(shù)值模擬方案。
[0012]所述的步驟S2中具體評(píng)估內(nèi)容包括:
521、風(fēng)速:計(jì)算電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值與上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的模擬值間的相關(guān)系數(shù)R、符合指數(shù)Ι0Α、均方根誤差RMSE、標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差NMB及標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差NME;
522、風(fēng)向:計(jì)算電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值與上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的模擬值間的相關(guān)系數(shù)R、符合指數(shù)Ι0Α、均方根誤差RMSE;
523、溫度:計(jì)算電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值與上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的模擬值間的相關(guān)系數(shù)R、符合指數(shù)Ι0Α、均方根誤差RMSE、標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差NMB及標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差NME;
524、相對(duì)濕度:計(jì)算電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值與上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的模擬值間的相關(guān)系數(shù)R、符合指數(shù)Ι0Α、均方根誤差RMSE、標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差NMB及標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差NME;
525、根據(jù)S21?S24得到的結(jié)果，分析評(píng)估數(shù)值模擬結(jié)果與電網(wǎng)沿線實(shí)測(cè)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值的偏差程度，從而選取偏差最小、預(yù)報(bào)最準(zhǔn)確的數(shù)值模擬方案。
[0013]上述S21?S24中各參數(shù)值的計(jì)算方法采用現(xiàn)有常規(guī)計(jì)算方法。
[0014]評(píng)價(jià)優(yōu)劣就是比較偏差大小，相關(guān)系數(shù)R最大、符合指數(shù)Ι0Α最大、均方根誤差RMSE最小、標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差NMB最小、標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差NME最小可作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，通常用標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差NMB最小作為判據(jù)，最小就最佳。
[0015]本發(fā)明將輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的電網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)，作為氣象預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)同化數(shù)據(jù)，應(yīng)用到WRF模式(Weather Research and Forecasting Model，天氣研究與預(yù)報(bào)模式)的區(qū)域精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)技術(shù)中，提高了預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度;為數(shù)值模式優(yōu)化工作積累了一定經(jīng)驗(yàn)，更好的利用中尺度模式提供電網(wǎng)微氣象服務(wù)。
[0016]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明將輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的電網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)，應(yīng)用到精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)技術(shù)中，一方面作為氣象預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)同化數(shù)據(jù)，另一方面，利用電網(wǎng)氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的同化試驗(yàn)方案； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的WRF網(wǎng)格3層嵌套設(shè)置示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電網(wǎng)微氣象實(shí)測(cè)點(diǎn)信息；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的模式模擬風(fēng)速結(jié)果與實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例的模式模擬風(fēng)向結(jié)果與實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例的模式模擬溫度結(jié)果與實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例的模式模擬相對(duì)濕度結(jié)果與實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0019]實(shí)施例:
電網(wǎng)氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)的評(píng)估方法，包括以下步驟:
S1、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì):
為了解WRF模式對(duì)電網(wǎng)沿線的微氣象的預(yù)測(cè)能力，以及觀測(cè)資料各要素在現(xiàn)有同化系統(tǒng)中對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)有何影響，本實(shí)施例設(shè)計(jì)了 4個(gè)方案，如圖1所示:
方案1:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，不做任何觀測(cè)資料同化，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象；
方案2:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，并同化氣象探空資料，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象，同化時(shí)段為96小時(shí)；
方案3:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，并同化氣象探空資料和電網(wǎng)氣象觀測(cè)資料，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象，同化時(shí)段為24小時(shí)；
方案4:以NCEP預(yù)報(bào)場(chǎng)資料做背景場(chǎng)，并同化氣象探空資料和電網(wǎng)氣象觀測(cè)資料，利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬電網(wǎng)沿線氣象，同化時(shí)段為96小時(shí)。
[0020]所述的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式為WRF模式，本實(shí)施例采用3.5版WRF三維變分同化系統(tǒng)和模式;如圖2所示，WFR模式的具體設(shè)置為:
采用三重嵌套，其最外層網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)為90X60，水平格距為27km，中間層網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)為72X72，水平格距為9km，最內(nèi)層網(wǎng)格格點(diǎn)數(shù)為90X90，水平格距為3km，垂直方向都分成層37層，模式頂氣壓為100