基于雨霧凇判識的最大連續(xù)覆冰日數(shù)計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雨霧凇判識的最大連續(xù)覆冰日數(shù) 計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冰災(zāi)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要威脅之一。我國南方地區(qū)冰災(zāi)頻發(fā)，特別是2008 年，我國南方地區(qū)發(fā)生了大范圍持續(xù)性的電網(wǎng)覆冰災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元。隨著電 網(wǎng)不斷發(fā)展，多條特高壓線路開始經(jīng)過易覆冰區(qū)域，因此，研究電網(wǎng)覆冰規(guī)律，構(gòu)建歷史覆 冰數(shù)據(jù)庫是準(zhǔn)確預(yù)測電網(wǎng)覆冰，尤其是開展特高壓覆冰預(yù)測的前提。
[0003] 現(xiàn)有的技術(shù)中，主要采用總覆冰日數(shù)來研究電網(wǎng)覆冰歷史規(guī)律。通過統(tǒng)計氣象站 點(diǎn)的覆冰總?cè)諗?shù)，計算覆冰重現(xiàn)期，指導(dǎo)電網(wǎng)抗冰。然而，目前覆冰日數(shù)計算過程中，部分?jǐn)?shù) 據(jù)存在嚴(yán)重殘缺，影響覆冰程度分析結(jié)果。同時，在計算覆冰總?cè)諗?shù)的過程中，由于計入了 非連續(xù)且短時段的覆冰過程，無法區(qū)分當(dāng)總覆冰日數(shù)相同時，電網(wǎng)覆冰過程是一次連續(xù)覆 冰還是多次短時段的覆冰過程相疊加，而這兩種情況導(dǎo)致的覆冰嚴(yán)重程度差異較大。此外， 在同一年冬季，長時段連續(xù)覆冰與短時段覆冰過程均有發(fā)生，采用總的覆冰日數(shù)計算，增加 了覆冰嚴(yán)重程度，與實際覆冰情況存在差異。
[0004] 因此，在進(jìn)行電網(wǎng)覆冰日數(shù)分析時，需要通過對氣象環(huán)境數(shù)據(jù)挖掘，并考慮雨凇或 霧凇的發(fā)生情況，判識覆冰發(fā)生日，然后計算連續(xù)電網(wǎng)覆冰日數(shù)。這為準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)覆冰歷 史規(guī)律，提升電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測水平，保障輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有效指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于雨霧凇判 識的最大連續(xù)覆冰日數(shù)計算方法，使用該方法可為電網(wǎng)抗冰部署提供科學(xué)的、可靠的、全面 的指導(dǎo)，該方法思路新穎、流程清晰、準(zhǔn)確率高、實用性強(qiáng)。
[0006] 本發(fā)明的解決方案是：
[0007] -種基于雨霧凇判識的最大連續(xù)覆冰日數(shù)方法，具體步驟如下：
[0008] 步驟1、篩選歷史數(shù)據(jù)；
[0009] 從氣象要素數(shù)據(jù)庫中，篩選出歷史冬季（12月-次年2月）所有站點(diǎn)的每日雨凇 或霧凇現(xiàn)象觀測記錄、溫度和相對濕度數(shù)據(jù)；
[0010] 步驟2、計算覆冰日判識閾值；
[0011] 根據(jù)步驟1篩選出的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計發(fā)生雨凇或霧凇時，單個站點(diǎn)所有日最高氣溫的 平均值T niax和所有日最低氣溫的平均值T
[0012]
[0013]
[0014] 其中，η為單個站點(diǎn)發(fā)生雨凇或霧凇的總?cè)諗?shù)，tnax l和t ηιη ι分別為該站點(diǎn)發(fā)生雨 淞或霧淞的第i日的日最高氣溫和日最低氣溫；
[0015] 根據(jù)！_和T _，計算平均氣溫，作為相應(yīng)站點(diǎn)的覆冰發(fā)生時平均溫度閾值Tnith;
[0016] 建立該站點(diǎn)每次發(fā)生雨凇或霧凇時的日最低溫度的集合，計算該站點(diǎn)的日最低溫 度的概率分布函數(shù)P 1(Tniin);設(shè)定概率閾值α，求取概率閾值α對應(yīng)的日最低溫度值，作為 最低溫度閾值T_ th;
[0017] 建立該站點(diǎn)每次發(fā)生雨凇或霧凇時的日最小相對濕度的集合，計算該站點(diǎn)的日最 小相對濕度的概率分布函數(shù)P 2(Hniin);設(shè)定概率閾值β，求取概率閾值β對應(yīng)的日最小相 對濕度值，作為最小相對濕度閾值H ninth;
[0018] 步驟3、進(jìn)行覆冰日判識；
[0019] 根據(jù)步驟1篩選出的該站點(diǎn)的每日雨凇或霧凇現(xiàn)象觀測記錄，以及步驟2建立的 覆冰日判識閾值，對歷史冬季的每一日，進(jìn)行覆冰日判識；
[0020] 步驟3. 1、若步驟1中的雨凇或霧凇現(xiàn)象觀測記錄為有雨凇或霧凇現(xiàn)象，則當(dāng)日直 接判識為覆冰日；
[0021] 步驟3. 2、若步驟1中的雨淞或霧淞現(xiàn)象觀測記錄為無雨淞或霧淞現(xiàn)象或者記錄 為空，而當(dāng)日前后一天觀測記錄均為有雨凇或霧凇現(xiàn)象，則根據(jù)以下方法進(jìn)行判識：
[0022] 若當(dāng)日平均氣溫彡Tnith，最低溫度彡Tniinth，說明覆冰為維持的狀態(tài)，則當(dāng)日判識為 覆冰日；
[0023] 若當(dāng)日平均氣溫彡Tnith，最低溫度> Tniinth，相對濕度彡Hniinth，空氣中水汽飽和度相 對較高，覆冰消融緩慢，則當(dāng)日仍判識為覆冰日；
[0024] 若當(dāng)日平均氣溫彡Tnith，最低溫度> Tniinth，相對濕度< Hniinth，認(rèn)為覆冰消融相對較 快，則當(dāng)日判識為非覆冰日；
[0025] 若當(dāng)日平均氣溫> Tnith，覆冰融化較快，則當(dāng)日判識為非覆冰日；
[0026] 步驟3. 3、若步驟1中的雨凇或霧凇現(xiàn)象觀測記錄為無雨凇或霧凇現(xiàn)象或者記 錄為空，而當(dāng)日前后一天觀測記錄并非均為有雨凇或霧凇現(xiàn)象，則當(dāng)日直接判識為非覆冰 曰；
[0027] 步驟4、最大連續(xù)覆冰日數(shù)計算；
[0028] 根據(jù)步驟3的判識結(jié)果，統(tǒng)計出該站點(diǎn)每年冬季每次發(fā)生連續(xù)覆冰的連續(xù)覆冰日 數(shù)；并計算該站點(diǎn)每年冬季的最大連續(xù)覆冰日數(shù)：
[0029] 記該站點(diǎn)某年冬季每次發(fā)生連續(xù)覆冰的連續(xù)覆冰日數(shù)集合為{D1OTl，D 1^,… ，D1^…，，其中，D1^ j = 1，2, . . .，M表示該站點(diǎn)此年中第j次發(fā)生連續(xù)覆冰的連續(xù) 覆冰日數(shù)，M為該站點(diǎn)此年中年發(fā)生連續(xù)覆冰的次數(shù)；則該站點(diǎn)此年冬季的最大連續(xù)覆冰 日數(shù)為：
[0030] Dicemax - max (D icel，Dice2,…，Dicej，…，DiceM)。
[0031] 重復(fù)步驟2至步驟4,依次計算出所有站點(diǎn)每年冬季的最大連續(xù)覆冰日數(shù)。
[0032] 所述步驟2中，的覆冰發(fā)生平均溫度閾值Tnith計算公式為：
[0033]
[0034] 其中，t為時間，t = 0，l，...，23。
[0035] 所述步驟2中，根據(jù)站點(diǎn)每次發(fā)生雨凇或霧凇時的日最低溫度的集合，計算日最 低溫度的平均值與方差值，并帶入到t分布函數(shù)當(dāng)中，得到該站點(diǎn)的日最低溫度概率分布 函數(shù) P1(Tniin)。
[0036] 所述概率閾值α= 95%。
[0037] 所述步驟2中，根據(jù)站點(diǎn)每次發(fā)生雨凇或霧凇時的日最小相對濕度集合，計算日 最小相對濕度集合的平均值與方差值，并帶入到正態(tài)分布函數(shù)當(dāng)中，得到該站點(diǎn)的最小相 對濕度概率分布函數(shù)P 2 (Η_)，
[0038] 所述概率閾值β= 95%。
[0039] 有益效果：
[0040] 本發(fā)明考慮了雨凇或霧凇有無發(fā)生情況及輸電線路溫度、降水等覆冰環(huán)境情況， 并利用日變化函數(shù)結(jié)合實驗室試驗，計算覆冰發(fā)生時的溫度閾值與濕度閾值，對不同地區(qū) 的進(jìn)行覆冰判識，計算每次過程的連續(xù)覆冰日數(shù)和每年最大連續(xù)覆冰日數(shù)，可得到實際應(yīng) 用性強(qiáng)的輸電線路最大連續(xù)覆冰日數(shù)數(shù)據(jù)庫。具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0041] 1、本發(fā)明調(diào)理清晰、可操作性強(qiáng)、實用性強(qiáng)，填補(bǔ)了目前尚無基于雨（霧）凇計算 連續(xù)覆冰日數(shù)的技術(shù)空白。
[0042] 2、本發(fā)明適用性廣，移植性好，采用本發(fā)明提出的覆冰日判識方法和計算方法能 夠構(gòu)建任意區(qū)域的歷史最大連續(xù)覆冰日數(shù)數(shù)據(jù)庫，可以用于建立連續(xù)覆冰日數(shù)數(shù)據(jù)庫，設(shè) 置最大連續(xù)覆冰日數(shù)數(shù)據(jù)及相關(guān)信息（站點(diǎn)號、經(jīng)度、煒度、日期（年、月、日））及信息屬 性，包括數(shù)據(jù)類型，長度，精度，約束規(guī)則等，并將各的站點(diǎn)最大連續(xù)覆冰日數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù) 據(jù)庫中。為研究歷史覆冰增長規(guī)律，開展電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測提供了重要的參考依據(jù)。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0044] 以下結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步具體說明：
[0045] 實施例1 :
[0046] 以長沙觀測站點(diǎn)為例，基于雨霧凇判識的最大連續(xù)覆冰日數(shù)計算方法的具體實施 過程如下：
[0047] (1)歷史數(shù)據(jù)篩選。
[0048] 通過氣象局的觀測站點(diǎn)，篩選出長沙站1951-2013年共63年的冬季（12月-次年 2月）雨（霧）凇現(xiàn)象觀測記錄、氣象站點(diǎn)平均溫度、日最高溫度、最低溫度、降水量、平均相 對濕度和最小相對濕度數(shù)據(jù)，
[0049] (2)覆冰日判識閾值計算。
[0050] 根據(jù)步驟（1)篩選出的氣象數(shù)據(jù)和雨（霧）凇數(shù)據(jù)統(tǒng)計歷史發(fā)生雨（霧）凇時， 長沙站所有日最高氣溫的平均值Tniax和日最低氣溫的平均值T _。
[0051]
[0052]
[0053] 其中，η為長沙站歷史上雨（霧）凇記錄的總?cè)諗?shù)，t 分別為第i次發(fā) 生雨（霧）凇時記錄的日最高氣溫和日最低氣溫。
[0054] 通過上式計算得到長沙站1~_= 2. 67°C^PT_= -0