基于數值天氣預報模式的電網氣象預測預警系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力監測技術領域，具體地，涉及基于數值天氣預報模式的電網氣象預測預警系統。
【背景技術】
[0002]為了有效檢測電網氣象災害，保障線路安全，線路狀態監測系統獲得大量應用，積累了海量的監測數據。這些數據一方面可用于實時診斷，掌握輸電線路的當前狀態，另一方面可以用來評估歷史，對區域的氣象災害風險進行概率估算。而目前的公共氣象服務和電網氣象信息服務系統還不能滿足輸電線路運維的實際需求，主要表現在:時空分辨率還沒有精細化到電網運維所需求的程度，無法與實際工作緊密結合；由于輸電走廊區域往往是常規觀測的稀疏甚至是空白區域，預報的準確度無法滿足線路運維需要；數值天氣預報數據依賴外部，無法與現有觀測數據實現雙向共享。
[0003]公開號為CN102279424A的中國專利“電網氣象災害預警系統”，公開了一種電網氣象災害預警系統，其結構要點在于，包括有多普勒雷達、雷達數據處理裝置、雷達數據識別裝置、經瑋度取樣裝置、電網GIS (Geographic Informat1n System)系統和短時預報裝置。其優點在于，將多普勒雷達數據與電網GIS系統實現地域信息和災害信息的有機整合，能夠直觀的在電網GIS系統中看到設定區域內的氣象狀況，得到對應狀況的短時預報信息。公開號為CN103033855A的中國專利“電網氣象災害監測預警系統”，公開了一種電網氣象災害監測預警系統，具體包括數據采集子系統、數據解析子系統、數據存儲子系統、災害天氣綜合展示子系統。其優點在于能夠準確定位受災害天氣影響的電網設施。
[0004]中尺度氣象是現代氣象科學中發展迅速的一個重要分支，它所研究的大氣中尺度運動，關系到區域重要災害性天氣的發現和預防。其中的一方面是通過中尺度數值模式，對中尺度天氣過程進行深入的模擬研究和預報試驗。隨著近年來計算機技術的迅速發展，中尺度數值模式已日趨成熟。中尺度數值氣象預報模式有許多，例如WRF計算系統是目前國內外應用較為廣泛的模式。
[0005]中尺度數值氣象預報模式WRF是在上一代MM5模式上發展起來的新一代中尺度模式，是Weather Research Forecasting model的簡稱。WRF模式系統是由許多美國研究部門及大學的科學家共同參與進行開發研究的新一代中尺度預報模式和同化系統。WRF模式系統將成為改進從云尺度到天氣尺度等不同尺度重要天氣特征預報精度的工具，重點考慮1?10公里的水平網格。該模式具備高擴展性，是當前氣象預報系統中最常用的模式。用WRF進行海洋數值模擬的計算量一般較大，因此需要在高性能計算集群上進行并行計算。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種不依賴外部數值天氣預報、自主進行定量預測、基于數值天氣預報模式的電網氣象預測預警系統。
[0007]本發明解決上述問題所采用的技術方案是: 基于數值天氣預報模式的電網氣象預測預警系統，包括數值天氣預報系統、微氣象數據采集系統、MOS (Model Output Statistics，模式輸出統計)預報系統和氣象預測系統，微氣象數據采集系統連接M0S預報系統，數值天氣預報系統分別連接M0S預報系統和氣象預測系統，M0S預報系統連接氣象預測系統。
[0008]數值天氣預報系統用于接收天氣預報數據，并基于天氣預報數據輸出數值天氣預報，將數值天氣預報輸送至M0S預報系統和氣象預測系統。
[0009]微氣象數據采集系統用于采集轄區內氣象觀測站點提供的時效氣象數據并送入M0S預報系統。
[0010]M0S預報系統基于微氣象數據采集系統采集到的轄區內時效氣象數據得到預測結果，并對將該預測結果與微氣象數據采集系統內的該區域的歷史真實數據及該區域的在線監測氣象數據進行比較，分析M0S預報系統對公共氣象預報結果的改進程度及M0S預報系統預報結果的準確性和在線監測信息的可靠性，并將其預測結果、比較分析結果以及轄區內時效氣象數據輸送至氣象預測系統。
[0011]氣象預測系統以數值天氣預報系統得到的數據及M0S預報系統得到的數據為基礎，用于對轄區的天氣現象進行預報、預警、查詢、統計和分析，
本發明包括數值天氣預報系統和氣象預測系統兩個模塊，與此同時還有MOS (ModelOutput Statistics)系統、數據傳輸等與之配合。數值天氣預報系統實現對目標區域的短期預測，預測結果結合實測資料建立M0S系統，對預測結果進行修正，修正后的結果發送到氣象預測系統實現人機交互。實現了不依賴外部數值天氣預報，自主進行定量預測，成為微氣象區輸電線路安全運行預報的重要參考。
[0012]進一步的，氣象預測系統具有可視化圖形界面，用于顯示預報結果、預警結果、統計結果、分析結果和實現人機交互。
[0013]進一步的，所述的數值天氣預報系統包括數據輸入模塊、數值天氣預報服務器、輸出模塊和后處理模塊，數據輸入模塊、數值天氣預報服務器、輸出模塊和后處理模塊依次連接，輸入模塊用于將天氣預報數據輸入到數值天氣預報服務器，數值天氣預報服務器采用業務化NWP (Numerical Weather Predict1n，數值天氣預報)系統對天氣預報數據進行業務化NWP預測，輸出模塊用于將氣象預報數據預測結果輸出至后處理模塊，后處理模塊用于對氣象預報數據預測結果進行精細化數值計算，并將計算結果輸送至M0S預報系統和氣象預測系統。
[0014]進一步的，業務化NWP系統采用WRF中尺度模式，每間隔固定時長啟動一次業務化預測，對目標區域進行精細化數值計算，預測出未來超短期、短期氣象要素變化。優選的，每24小時啟動一次業務化預測，對目標區域進行精細化數值計算，預測出未來0-4小時超短期、0-72小時短期氣象要素變化。
[0015]進一步的，所述的數值天氣預報服務器為群集計算機。
[0016]進一步的，所述的M0S預報系統通過對采集轄區內時效氣象數據進行迭代計算得到預測結果。
[0017]進一步的，M0S預報系統輸出的預測結果包括典型氣象數據預測和天氣現象預報預警，所述的括典型氣象數據預測為實時、定時、定量地對轄區線路走廊內，影響輸電線路安全運行的典型氣象數據進行高精度短期預測和超短期預測，其中，氣象數據包括風速、氣溫、濕度、氣壓、降雨量、降水強度、光輻射強度中的至少一項；所述的天氣現象預報預警為實時、定時、定量地對轄區線路走廊內的各種天氣現象進行預報，根據天氣現象對輸電線路影響的嚴重程度分級別顯示，對可能影響輸電線路安全的災害天氣進行預警，其中，電網天氣包括臺風、暴雨、暴雪、寒潮、大風、高溫、雷電、冰雹、霜凍、大霧、霾、凍雨中的至少一項。
[0018]進一步的，所述的氣象預測系統包含:
預測數據庫模塊，用于存儲數值天氣預報服務器輸出的氣象預報數據預測結果、超短期天氣預測數據、短期預測數據、轄區內時效氣象數據、M0S預報系統輸出的預測結果、比較分析結果；
數據分析模塊，用于通過對數值天氣預報系統和M0S預報系統得到的預測結果的數據積累、數據挖掘，基于不同查詢方式對數據進行分析處理，處理結果存入預測數據庫模塊，人機界面模塊，用于以數據表格、過程線或直方圖等形式向用戶展現實測氣象數據、預測中間結果和最終結果，
誤差分析模塊，用于統計短期預測和超短期預測的數據質量的合格率、平均相對誤差和相關系數，存入預測數據庫模塊，為優化系統誤差提供基礎，
預測質量分析模塊，用于將本系統的預測質量與公共氣象服務的預測質量進行對比分析，分析結果存入預測數據庫模塊，
預測數據庫模塊分別連接M0S預報系統、數值天氣預報系統、數據分析模塊、人機界面模塊、誤差分析模塊和預測質量分析模塊。
[0019]進一步的，所述的氣象預測系統還包括用戶認證模塊，用于對不同身份用戶的訪問權限進行分級。用戶認證模塊連接人機界面模塊。
[0020]綜上，本發明的有益效果是:
1、本發明包括數值天氣預報系統和氣象預測系統兩個模塊，與此同時還有MOS (ModelOutput Statistics)系統、數據傳輸等與之配合。數值天氣預報系統實現對目標區域的短期預測，預測結果結合實測資料建立M0S系統，對預測結果進行修正，修正后的結果發送到氣象預測系統實現人機交互。
[0021]2、本發明能夠每24小時啟動一次業務化預測，對目標區域進行精細化數值計算，預測出未來72小時的氣象要素變化。
[0022]3、本發明實現了不依賴外部數值天氣預報，自主進行定量預測，成為微氣象區輸電線路安全運行預報的重要參考。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的系統結構框圖，
圖2是本發明氣象預測系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0025]實施例:
如圖1所示，基于數值天氣預報模式的電網氣象預測預警系統，包括數值天氣預報系統、微氣象數據采集系統、MOS (Model Output Statistics，模式輸出統計)預報系統和氣象預測系統，微氣象數據采集系統連接M0S預報系統，數值天氣預報系統分別連接M0S預報系統和氣象預測系統，M0S預報系統連接氣象預測系統。
[0026]數值天氣預報系統用于接收天氣預報數據，并基于天氣預報數據輸出數值天氣預報，將數值天氣預報輸送至M0S預報系統和氣象預測系統。
[0027]微氣象數據采集系統用于采集轄區內氣象觀測站點提供的時效氣象數據并送入M0S預報系統。