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CN111612315A - 一种新型电网灾害性大风预警方法 - Google Patents

一种新型电网灾害性大风预警方法 Download PDF

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CN111612315A CN202010359995.6A CN202010359995A CN111612315A CN 111612315 A CN111612315 A CN 111612315A CN 202010359995 A CN202010359995 A CN 202010359995A CN 111612315 A CN111612315 A CN 111612315A
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贾勇勇
刘洋
陈杰
赵恒�
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刘子全
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Abstract

本发明公开了一种新型电网灾害性大风预警方法。本发明涉及电网风灾预警、防灾减灾领域；通过以下步骤实现：将原始气象预报数据进行动力降尺度模型计算，应用动力降尺度输出的精细化的气象数据进行网格化后处理，同时要与线路杆塔信息进行匹配，得到线路杆塔获取所属格点的大风预报数据，与杆塔设计抗风等级进行比较，判断出预警等级，预警判定等级依据实际风速与设计抗风等级的比值，当杆塔所属格点内实况风速达到杆塔设计抗风风速的100％以上时，生成最高等级预警信息，并通过电网GIS平台进行展示。本发明通过气象预报数据的动力降尺度模型，实现电网线路杆塔与格点数据精细化匹配。

Description

一种新型电网灾害性大风预警方法
技术领域
本发明涉及电网风灾预警、防灾减灾领域，特别是涉及一种新型电网灾害性大风预警方法，能够结合电网实际业务生成针对灾害性大风的线路预警信息。
背景技术
电网多年运行经验表明，各种输变电设备长期暴露于大气环境中，易受各种气象灾害比如雷暴、风灾、地质灾害等的袭击而发生故障；而气象灾害由于地区、气候等因素的不用呈现出灾害类型多、危害程度相异等特点；其中一种对输电线路安全危害极大的气象灾害就是风灾，比如强阵风、飑线、台风等。会导致输电杆塔损坏，比如吹掉导线、吹倒杆塔等，进一步还对造成导线振动、风偏放电等，在强风或飑线风的作用下，造成线路跳闸等；与雷电等其他气象灾害引起的跳闸相比，要风力不减弱，风偏放电会持续反复发生，此风偏放电引起的线路跳闸后重合闸成功率较低，重影响输电网安全运行，可能造成电网大面积瘫痪。
现有的电网灾害性大风预警方法有两种，一种是根据天气预报信息给出预警等级，该方法覆盖地区大，但具体的地形地貌对大风形成和产生的破坏力是不同的；比如在背风区域和面风区域，在同一时间相邻地点，遭受的大风侵害风险差异很大，比如在某个杆塔点处由于山峰地形的影响会常常出现风力异常大的情况，因此该方法并不能给出精确的大风预警信息；另一种方法是采用本地雷达等微气候条件给出大风预警等级，但该方法没有考虑到地形地势和设施安装和电力设施抗风能力的差异，给出的预警结果并不精确。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种新型电网灾害性大风预警方法。该方法在考虑大范围气象状况的基础上，综合考虑当地微气候状况、地形地势和设施安装、电力设施自身抗风能力等因素，经过计算后进一步给出精确的大风预警等级，以便工作人员根据不同的预警等级进行相应的保护措施。
本发明的技术方案是：一种新型电网灾害性大风预警方法，具体步骤如下：
步骤(1.1)、获取气象信息：将气象风速数值预报数据进行动力降尺度处理；
步骤(1.2)、将动力降尺度后的数据通过网格化数据处理，与电力设施的信息进行匹配，从而获取电力设施所属格点内的风速数据；
步骤(1.3)、根据该电力设施设计出的抗风强度、历史预警信息的漏警率与虚警率做出不同等级的预警信号，生成针对大风天气的线路灾害预警；
步骤(1.4)、最后通过平台系统发布。
进一步的，步骤(1.1)中所述动力降尺度：是指将分辨率较低的全球气候模式嵌套高分辨率的区域气候模式，利用全球模式为区域气候模式提供初边值条件，获取描述区域气候特征的高分辨率预测信息。
进一步的，步骤(1.1)中所述用于动力降尺度的数据包括：获取大范围气象状况、当地微气候状况、地形地势和设施安装、以及电力设施自身抗风能力的信息；
其中，所述大范围气象状况通过天气预报数据获得；
所述当地微气候状况，是通过安装在电力设施周围的气象雷达、风力风速传感器设施获得；
所述地形地势和设施安装，包括电力设施所在位置高度、山体朝向、以及电力设施周边是否有房屋、大树或岩石保护措施，通过电网信息数据库获得；
所述电力设施自身抗风能力的信息是从电网电力设施信息数据库获得。
进一步的，根据大范围气象状况、当地微气候状况、地形地势和设施安装条件预测电力设施所在地大风等级；通过建模和数值模拟相结合的手段，建立电力设施所处位置的大风数值预报模型，实现对复杂地形条件下的强风风场分布预测。
进一步的，在所述步骤(1.3)中，比较电力设施自身抗风等级与所预测电力设施所在地风力等级确定是否预警以及相应预警的风险级别。
进一步的，所述大范围气象状况的覆盖范围包括市、区、县、乡或村一级；
所述当地微气候状况的精度范围为几十米范围内；
所述电力设施自身抗风能力的信息包括该电力设施在露天情况下能够常规工作的最大抗风等级及持续时间。
进一步的，在步骤(1.3)中，保存电力设施所在地历史预警信息的漏警率与虚警率，根据漏警率和虚警率进行门限值的校正。
进一步的，在步骤(1.4)中，所述平台系统为电网GIS平台系统。
本发明的有益效果是：本发明可以得到电网线路杆塔级别的灾害性大风天气线路预警信息，为电网输变配电业务以及运维等方面工作提供有利支撑；对比传统的单纯使用天气预报或微气候条件进行电网灾害性大风预警的方法，另外本发明提出了一种新型的电网灾害性大风预警方法，该方法在考虑大范围气象状况的基础上，综合考虑当地微气候状况、地形地势和设施安装、电力设施自身抗风能力等因素，经过计算后进一步给出精确的大风预警等级，以便工作人员根据不同的预警等级对电力设施做出相应的保护措施以减少损失，提高了大风灾害预报预测能力，对于防灾减灾工作具有重要的理论意义和应用价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明中，一种新型电网灾害性大风预警方法，具体步骤如下：
步骤(1.1)、获取气象信息：将气象风速数值预报数据进行动力降尺度处理；
步骤(1.2)、将动力降尺度后的数据通过网格化数据处理，与电力设施的信息进行匹配，从而获取电力设施所属格点内的风速数据；
步骤(1.3)、根据该电力设施设计出的抗风强度、历史预警信息的漏警率与虚警率做出不同等级的预警信号，生成针对大风天气的线路灾害预警；
步骤(1.4)、最后通过平台系统发布。
进一步的，步骤(1.1)中所述动力降尺度：是指将分辨率较低的全球气候模式嵌套高分辨率的区域气候模式，利用全球模式为区域气候模式提供初边值条件，获取描述区域气候特征的高分辨率预测信息。
进一步的，步骤(1.1)中所述用于动力降尺度的数据包括：获取大范围气象状况、当地微气候状况、地形地势和设施安装、以及电力设施自身抗风能力的信息；
其中，所述大范围气象状况通过天气预报数据获得；
所述当地微气候状况，是通过安装在电力设施周围的气象雷达、风力风速传感器设施获得；
所述地形地势和设施安装，包括电力设施所在位置高度、山体朝向、以及电力设施周边是否有房屋、大树或岩石保护措施，通过电网信息数据库获得；
所述电力设施自身抗风能力的信息是从电网电力设施信息数据库获得；
比如该电力设施在露天情况下能够正常工作的最大抗风等级及持续时间等。
进一步的，根据大范围气象状况、当地微气候状况、地形地势和设施安装条件预测电力设施所在地大风等级；通过建模和数值模拟相结合的手段，建立电力设施所处位置的大风数值预报模型，实现对复杂地形条件下的强风风场分布预测；
其具体包括：以大范围气象预报的大风等级为基础，当地微气候状况为调整因子α，根据调整因子得到较为精确的电力设施所在地的风向风速信息，进一步根据预测风向以及基础信息等计算地形地势和设施安装状况的风速修正系数β，当电力设施处于迎风坡或海拔较高时，修正系数应大于1，当电力设施处于背风坡、盆地或者周围有保护措施时，修正系数应小于1，进一步根据修正因子修正天气预报数据提供的预测风速v，计算出一个具体位置、采用特定保护的电力设施所在地的风力等级，即为调整后的风力等级。
在所述步骤(1.3)中，比较电力设施自身抗风等级与所预测电力设施所在地风力等级确定是否预警以及相应预警的风险级别；
将调整后的电力设施所在地大风等级与电力设施自身抗风等级比较，计算预警指数a，
具体地，以风速为指标来判断风力等级；设定门限值，若电力设施自身抗风等级比调整后的大风等级高出固定门限1，则判断大风预警级别低，为黄色预警；若低于固定门限2，则判断大风预警级别高，为红色预警；若处于两个门限中间则判断大风预警级别中度，为橙色预警；
进一步给出预警的特征参数，包括预测的风圈半径，风向风速，方便电力部门工作人员针对不同的预警级别对电力设施做出相应的决策和处置以减少损失，比如对于Ⅰ级预警，需要电力工作人员对电力设施进行驻站保护；对于Ⅱ级预警，加强对线路的巡视检查；对于Ⅲ级预警，则不需要保护措施；如表1所述；
预警指数 预警等级
a≤1 I级预警(红色预警)
1＜a＜3 II级预警(橙色预警)
a≥3 III级预警(黄色预警)
进一步的，所述大范围气象状况的覆盖范围包括市、区、县、乡或村一级；目前我国大多数地区的气象预报监测己控制到了乡镇一级；
所述当地微气候状况的精度范围为几十米范围内；正常情况下是10米-100米范围内；
所述电力设施自身抗风能力的信息包括该电力设施在露天情况下能够常规工作的最大抗风等级及持续时间。
进一步的，在步骤(1.3)中，保存电力设施所在地历史预警信息的漏警率与虚警率，根据漏警率和虚警率进行门限值的校正。
进一步的，所述平台系统为电网GIS平台系统。
实施例1：
在一种实施方式中，某市电网采用本发明提供的新型电网灾害性大风预警方法对某次大风过程中该市范围内电力设施进行预警；该市气象局可提供全市范围内(具体到乡镇)每隔2h的短期风速风向预报，该市某区某一杆塔的设计最高可抗风速为v0＝32m/s，最高抗风等级为11级；预警过程如下：首先通过天气预报获取基础风速vb＝20m/s，风力等级为8级，进一步根据该杆塔周边的气象雷达等获取由于微气象状况造成的风速调整因子α，经计算之后得到较为精确的风速vb1＝22m/s，进一步根据记录的杆塔基础信息计算具体地形条件下的风速修正系数β，比如该杆塔位于迎风坡，且周围无任何保护措施，进一步计算出调整后的风速vb1＝26m/s，风力等级为10级，根据计算得预警指数为1，由表可知，若不对该线路所处位置风力进行修正时，该线路不会成为I级预警线路，而实际情况是该线路由于受到强风天气影响可能会发生故障，应该发出I级预警信息。因此通过本发明提供的新型电网大风预警方法能够让电网有关人员应及早的做出针对性强的预防控制措施，保证电力系统的安全稳定运行。
实施例2：
在另一种实施方式中，某一位于盆地的杆塔可抗最大风速为v0＝32m/s，最高抗风等级为11级，天气预报显示某一时段该区域的风速达vb＝30m/s，风力等级为11级，若采用传统预警方法则会进行I级预警，但由于该杆塔处于盆地，地形修正系数较小，进一步根据微气象条件等状况计算出调整后的风速为vb1＝20m/s，风力等级为8级，计算之后的预警指数为3，应为III级预警，实际并不需要电力工作人员的驻站保护，所以采用该方法可以节省人力物力；进一步地，可以统计某一地区采用该预警方法的历史预警数据，进而根据虚警率和漏警率等指标对门限值进行校正，比如虚警率较高可适当调低门限2，漏警率较高可适当调低门限1或调高门限2。
根据上述内容，本发明还可以作出不同的变形；本发明披露的主题能够以不同的形式和例子所实现，并且本申请可以被应用于大量的应用程序中；权利要求中所要求保护的所有应用、修饰以及改变都属于本发明申请的范围。
同理，应当注意的是，为了简化本发明披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本发明实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中；但是，这种披露方法并不意味着本发明对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多；实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
最后，应当理解的是，本发明中所述实施例仅用以说明本发明实施例的原则；其他的变形也可能属于本发明的范围；因此，作为示例而非限制，本发明实施例的替代配置可视为与本发明的教导一致；相应地，本发明的实施例不限于本发明明确介绍和描述的实施例。

Claims (8)

1.一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤(1.1)、获取气象信息：将气象风速数值预报数据进行动力降尺度处理；
步骤(1.2)、将动力降尺度后的数据通过网格化数据处理，与电力设施的信息进行匹配，从而获取电力设施所属格点内的风速数据；
步骤(1.3)、根据该电力设施设计出的抗风强度、历史预警信息的漏警率与虚警率做出不同等级的预警信号，生成针对大风天气的线路灾害预警；
步骤(1.4)、最后通过平台系统发布。
2.根据权利要求1所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：
步骤(1.1)中所述动力降尺度：是指将分辨率较低的全球气候模式嵌套高分辨率的区域气候模式，利用全球模式为区域气候模式提供初边值条件，获取描述区域气候特征的高分辨率预测信息。
3.根据权利要求1所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：
步骤(1.1)中所述用于动力降尺度的数据包括：获取大范围气象状况、当地微气候状况、地形地势和设施安装、以及电力设施自身抗风能力的信息；
其中，所述大范围气象状况通过天气预报数据获得；
所述当地微气候状况，是通过安装在电力设施周围的气象雷达、风力风速传感器设施获得；
所述地形地势和设施安装，包括电力设施所在位置高度、山体朝向、以及电力设施周边是否有房屋、大树或岩石保护措施，通过电网信息数据库获得；
所述电力设施自身抗风能力的信息是从电网电力设施信息数据库获得。
4.根据权利要求3所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：
根据大范围气象状况、当地微气候状况、地形地势和设施安装条件预测电力设施所在地大风等级；通过建模和数值模拟相结合的手段，建立电力设施所处位置的大风数值预报模型，实现对复杂地形条件下的强风风场分布预测。
5.根据权利要求1所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：在所述步骤(1.3)中，比较电力设施自身抗风等级与所预测电力设施所在地风力等级确定是否预警以及相应预警的风险级别。
6.根据权利要求3所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：所述大范围气象状况的覆盖范围包括市、区、县、乡或村一级；
所述当地微气候状况的精度范围为几十米范围内；
所述电力设施自身抗风能力的信息包括该电力设施在露天情况下能够常规工作的最大抗风等级及持续时间。
7.根据权利要求4及5所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：在步骤(1.3)中，保存电力设施所在地历史预警信息的漏警率与虚警率，根据漏警率和虚警率进行门限值的校正。
8.根据权利要求1所述的一种新型电网灾害性大风预警方法，其特征在于：在步骤(1.4)中，所述平台系统为电网GIS平台系统。
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