一種特定重現期電網覆冰舞動區域分布圖繪制方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及電網防災減災領域，更具體涉及一種特定重現期電網覆冰舞動區域分 布圖繪制方法。
【背景技術】：
[0002] 架空輸電線路覆冰舞動可導致導線斷股、金具損壞，嚴重時可造成斷線甚至倒塔， 給電網的安全穩定運行帶來了巨大威脅。科學合理的繪制電網舞動區域分布圖對電網的規 劃、設計與運行維護均具有重要的指導作用。例如，在線路規劃階段，輸電線路走廊可以避 開舞動嚴重區域；在輸電線路設計階段，可根據走廊附近舞動等級分布情況采取相應的防 舞措施；在輸電線路運維階段，可以根據舞動等級分布情況合理的調配運維人員與物資。
[0003]目前舞動區域分布圖的繪制方法主要有兩種，分別是發生頻次法、舞動系數氣象 地理法。發生頻次法是將一定時間段內（一般為5年或10年）輸電線路舞動事故發生的 平均次數作為舞動分區的指標。專利申請CN201310071910. 4介紹了一種如何采用發生頻 次法繪制舞動區域分布圖的方法。氣象地理法是指綜合氣象和地理共同作用因素進行舞動 區域劃分的方法。專利CN201210025462. X介紹了一種利用氣象地理法繪制舞動區域分布 圖的方法。上述三種方法對促進電網舞動災害防治起到了積極效果。實際上，舞動發生次 數和舞動日數均不區分舞動天氣過程持續的時間，也就是說發生頻次法和氣象地理法均無 法區分輸電線路舞動持續1小時和持續24小時之間的區別。然而，舞動持續時間越長，對 輸電線路造成的破壞越大。可見，舞動發生次數和舞動日數均不能完全反映某次舞動天氣 過程持續時間的長短，無法區分舞動對電網影響的程度。而且，目前的舞動區域分布圖無法 針對性的應用于特定電壓等級輸電線路的防舞設計。另外，氣象地理法首先確定氣象臺站 所在位置的舞動強弱等級，再通過插值技術確定其他區域的舞動等級，導致線路走廊附近 的舞動區域等級不夠客觀。因此，亟需提供一種特定重現期電網覆冰舞動區域分布圖繪制 方法，科學合理地繪制電網舞動區域分布圖。
【發明內容】
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[0004] 本發明的目的是提供一種特定重現期電網覆冰舞動區域分布圖繪制方法，為輸電 線路規劃、設計與運維等工作提供依據和指導。
[0005]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種特定重現期電網覆冰舞動區域 分布圖繪制方法，包括：
[0006] 收集分析覆冰舞動相關氣象數據；
[0007] 根據所述氣象數據構建高分辨率時空氣候資料庫；
[0008] 根據所述資料庫估算舞動過程持續時間；
[0009] 根據所述舞動過程持續時間計算特定重現期舞動持續時間；
[0010] 繪制特定重現期電網覆冰舞動區域分布圖；
[0011] 根據運輸電線路實際運行經驗和地理條件對特定重現期電網覆冰舞動區域分布 圖進行訂正。
[0012] 所述相關氣象數據包括包括溫度、風速、主導風向、風向與線路走向夾角、濕度和 覆冰厚度；通過分析所述氣象數據，明確電網覆冰舞動發生時氣象數據參量閾值區間。
[0013] 所述空氣候資料庫的歷史年份大于等于30年，細網格小于等于lkm*lkm范圍，時 間分辨率大于等于1小時；
[0014]目標區域區分為若干個細網格，每個所述細網格由代表，其中東西向分為i 個，南北向分為j個；每個所述細網格~^}均有溫度、濕度、風速、風向、降水量和覆冰厚度 的逐時數據。
[0015] 利用數值天氣模式以及氣象資料同化手段，開展所述細網格上與導線覆冰舞動的 所述相關氣象數據物理變量的模擬；在模擬過程中，綜合考慮高分辨率的地形資料，并按照 氣象行業規范輸出所述相關氣象數據。
[0016] 當溫度低于〇°C時，導線覆冰厚度R通過下式確定：
[0018] 其中，K為覆冰厚度修正系數，N為凍雨過程的時間，P為過程降水率，P。為水的 密度，P為雨凇的密度，V為風速，W為液態水含量。
[0019] 所述舞動過程持續時間的估算過程為假設所述細網格的某年某月某日某時 的溫度、濕度、風速和覆冰厚度分別為TdjKyyyyiirailiddihPHdKyyyyimm,dd,w、WdjKyyyyimiliddihPR^j) (yyyy,mm,dd,h)，其中yyyy、臟、dd和h分別代表年、月、日和小時的數值；
[0020] 當主導風向為北風，且溫度、濕度、風速和覆冰厚度的值滿足式下式時，表示所述 細網格~^在該小時下滿足舞動激發條件：
[0021]
[0022] 逐小時整理、篩選細網格的冬季氣候資料庫，判斷出氣象要素數值滿足舞動 激發條件的持續小時數量。
[0023] 針對所述細網格Wu』的舞動持續時間序列（N(yyyy』、N(yyyy』、N(yyyyw，yyyy,k))，采 用統計模型計算所述特定重現期動持續時間。
[0024] 所述統計模型的包括皮爾遜III型分布模型、廣義極值分布模型和廣義帕累托分布 模型；所述特定重現期應包括15a、30a、50a和100a，a為年；
[0025] 選取所述統計模型時用到的評價指標包括相關系數R、均方誤差Ss以及統計量D% 分別表不為：
[0029] 其中，1;表示理論頻率，y ;表示經驗頻率，x表示理論頻率均值，y表示經驗頻率均 值，n表示樣本數；Dn表示偏差最大值，Df 5表示信度為0. 05的臨界值。
[0030] 確定目標區域全部細網格特定重現期舞動持續小時數值；將舞動持續小時數分為 四級，分別對應著三級舞動區、二級舞動區、一級舞動區和零級舞動區。按照分區原則、圖例 和色標要求繪制目標區域的15a、30a、50a和IOOa-遇電網舞動區域分布圖，從而形成特定 重現期電網覆冰舞動區域分布圖。
[0031] 所述實際運行經驗包括輸電線路實際發生覆冰舞動事件的次數、輸電線路實際發 生覆冰舞動事件的破壞程度和地形地貌。和最接近的現有技術比，本發明提供技術方案具 有以下優異效果
[0032] 1、本發明技術方案通過構建高分辨率時空氣候資料庫，從氣象模擬階段就考慮了 地形的影響，既可以避免簡單插值帶來的誤差，又可以省去地形起伏度的修訂步驟；
[0033] 2、本發明技術方案包含每次舞動天氣過程持續時間的長短，避免了舞動日數統計 無法區分單次舞動天氣過程持續時間的問題，充分體現了舞動事件對電網影響的強弱程 度；
[0034] 3、本發明技術方案提出了單次舞動天氣過程持續時長的概念，制定了特定重現期 舞動持續時長的計算方法，使舞動區域分布圖更加符合輸電線路相關領域專業人員的使用 習慣；
[0035] 4、本發明技術方案確定輸電線路舞動設防等級時可區分不同的電壓等級，適用性 強。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發明技術方案示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合實施例對發明作進一步的詳細說明。
[0038] 實施例1 :
[0039] 本例的發明的目的在于克服現有電網舞動區域分布圖繪制方法存在的缺點和不 足，提供一種特定重現期電網覆冰舞動區域分布圖的繪制方法，為輸電線路規劃、設計與運 維等工作提供依據和指導。所述方法包括，如圖1所示：
[0040] 收集分析覆冰舞動相關氣象數據；
[0041] 根據所述氣象數據構建高分辨率時空氣候資料庫；
[0042] 根據所述資料庫估算舞動過程持續時間；
[0043] 根據所述舞動過程持續時間計算特定重現期舞動持續時間；
[0044] 繪制特定重現期電網覆冰舞動區域分布圖；
[0045] 根據運輸電線路實際運行經驗和地理條件對特定重現期電網覆冰舞動區域分布 圖進行訂正。
[0046] 1、收集分析覆冰舞動相關氣象數據
[0047] 收集架空輸電線路導線覆冰舞動發生時的氣象參量數值，包括溫度、風速、主導風 向、風向與線路走向夾角、濕度、覆冰厚度等。分析上述氣象參量的數值，明確舞動發生時氣 象參量閾值區間。具有實測覆冰舞動相關氣象參量的地區應依據實測數據確定導線舞動的 氣象參量閾值區間。其他地區可參考表1確定輸電線路導線舞動閾值區間。
[0048] 表1輸電線路導線舞動的氣象參量閾值區間
[0049]
[0050] 2、構建高分辨率時空氣候資料庫
[0051] 利用最新的數值天氣模式以及氣象資料同化手段，如綜合運用實時四維資料同化 技術（RTFDDA)與天氣研究預報模式WRF等，開展細網格上與導線覆冰舞動相關的氣象要素 如風速、風向、溫度、濕度、降水量等物理變量的模擬。模擬過程中，綜合考慮高分辨率的地 形資料，并按照氣象行業規范輸出相關氣象參量。
[0052] 當溫度低于(TC時，導線覆冰厚度由式（1)計算，其中K為覆冰厚度修正系數，R為 覆冰厚度（mm)，N為凍雨過程的時間（h)，P為過程降水率（_/h)，P。為水的密度（lg/cm 3)， P為雨淞的密度（〇. 9g/c