基于亞洲極渦因子的電網(wǎng)覆冰長期預(yù)報(bào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于亞洲極渦因子的電網(wǎng)覆冰長期預(yù) 報(bào)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)覆冰是嚴(yán)重危害輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的自然災(zāi)害之一，嚴(yán)重覆冰會(huì)導(dǎo)致輸 電線路機(jī)械和電氣性能急劇下降，引起倒塔、斷線、導(dǎo)線舞動(dòng)和覆冰閃絡(luò)等電網(wǎng)事故，給國 民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失。2008年初的南方冰災(zāi)，國家電網(wǎng)公司直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)120多億 元，南方電網(wǎng)公司直接經(jīng)濟(jì)損失134億元，工廠、醫(yī)院和居民區(qū)停電，京廣電氣化鐵路停運(yùn)， 對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和人民生產(chǎn)與生活構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。而準(zhǔn)確的電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測是電力企業(yè)科 學(xué)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)部署人力、物資應(yīng)對(duì)大范圍電網(wǎng)冰凍災(zāi)害的前提條件，具有重大意義。
[0003] 目前國內(nèi)外的輸電線路覆冰預(yù)測研究主要考慮輸電線路在特定氣象條件下覆冰 增長的微觀過程，如具有代表性的Imai模型、Lenhard模型、Goodwin模型、Chaine模型和 Makkonen模型，屬于輸電線路覆冰增長速率的短期預(yù)測，只適合在特定條件下的短期覆冰 預(yù)測。而氣象部門開展的長期氣候預(yù)測，主要是預(yù)測未來一個(gè)月或一個(gè)季度的氣溫較往常 偏高或偏低、降水偏多或偏少，沒有開展電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測。
[0004] 極渦是極地高空冷性大型渦旋系統(tǒng)。極渦的位置、強(qiáng)度以及移動(dòng)直接影響我國的 氣溫和降水變化，是影響冬季電網(wǎng)覆冰的重要因子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)目前電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一 種基于亞洲極渦因子的電網(wǎng)覆冰長期預(yù)報(bào)方法，可操作性強(qiáng)、預(yù)報(bào)輸電線路電網(wǎng)覆冰的準(zhǔn) 確率高，解決了電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測的難題。
[0006] 本發(fā)明的解決方案是：
[0007] -種基于亞洲極渦因子的電網(wǎng)覆冰長期預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :收集歷史亞洲極渦參數(shù)與覆冰數(shù)據(jù)：
[0009] 收集預(yù)測年份前m年的亞洲極渦參數(shù)，包括歷史年份各個(gè)月份的亞洲極渦面積指 數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)；亞洲極渦參數(shù)從氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)站收集；
[0010] 通過氣象部門收集歷年12月至次年2月的平均覆冰日數(shù)，根據(jù)平均覆冰日數(shù)對(duì)覆 冰程度進(jìn)行分級(jí)；
[0011] 步驟2 :計(jì)算皮爾遜相關(guān)系數(shù)A，得出覆冰預(yù)報(bào)因子；
[0012] 皮爾遜相關(guān)系數(shù)4;用于表征第j月的亞洲極渦參數(shù)Y與平均覆冰日數(shù)的相關(guān)度， .的計(jì)算公式如下：
[0013]
[0014] 其中，Ylj為亞洲極渦參數(shù)Y的值，i為年份序號(hào)，j為月份序號(hào)，j = 1，2, . . .，11， m為歷史年份數(shù)量；為第i年的平均覆冰日數(shù)；
[0015] 選取相應(yīng)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)最大的η個(gè)亞洲極渦參數(shù)，作為覆冰預(yù)報(bào)因子；亞洲 極渦參數(shù)Y為亞洲極渦面積指數(shù)或強(qiáng)度指數(shù)；相應(yīng)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)越大，表示對(duì)冬季電 網(wǎng)覆冰預(yù)報(bào)性越強(qiáng)；
[0016] 步驟3 :分別將η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子按數(shù)值大小劃分為多個(gè)區(qū)間；
[0017] 步驟4 :分別計(jì)算η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子的不同區(qū)間對(duì)應(yīng)的各覆冰等級(jí)的發(fā)生頻率；
[0018] 根據(jù)選取的覆冰預(yù)報(bào)因子的歷史數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的覆冰程度分級(jí)的情況，分別計(jì)算η 個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子的不同區(qū)間對(duì)應(yīng)的各覆冰等級(jí)發(fā)生頻率，計(jì)算公式為：
[0019]
[0020] 其中，發(fā)生次數(shù)是指：覆冰預(yù)報(bào)因子的值在某一區(qū)間內(nèi)時(shí)，覆冰程度屬于某一等級(jí) 的次數(shù)；總個(gè)數(shù)是指覆冰預(yù)報(bào)因子的值在該區(qū)間內(nèi)時(shí)，發(fā)生覆冰的總次數(shù)；
[0021] 步驟5 :計(jì)算預(yù)測年份在各個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子影響下，各覆冰等級(jí)的發(fā)生頻率；
[0022] 根據(jù)預(yù)測年份的覆冰預(yù)報(bào)因子的取值，判斷其所屬的區(qū)間，并取覆冰預(yù)報(bào)因子該 區(qū)間對(duì)應(yīng)的覆冰等級(jí)發(fā)生頻率，作為預(yù)測年份在此覆冰因子影響下的覆冰發(fā)生頻率；
[0023] 依次計(jì)算預(yù)測年份在在η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子影響下，各覆冰等級(jí)的發(fā)生頻率；
[0024] 步驟6 :求取并預(yù)報(bào)預(yù)測年份冬季（12月至次年2月）電網(wǎng)覆冰各覆冰等級(jí)發(fā)生 的概率；
[0025] 將預(yù)測年份在η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子影響下，某一覆冰等級(jí)的發(fā)生頻率進(jìn)行算術(shù)平 均，得到預(yù)測年份冬季（12月至次年2月）電網(wǎng)覆冰該覆冰等級(jí)發(fā)生的概率X，計(jì)算公式如 下：
[0026
[0027] 式中，Xi為第i個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子對(duì)應(yīng)的該覆冰等級(jí)發(fā)生頻率，η為覆冰預(yù)報(bào)因子個(gè) 數(shù)；
[0028] 依次計(jì)算預(yù)測年份各個(gè)覆冰等級(jí)的發(fā)生頻率，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行預(yù)報(bào)。
[0029] 所述步驟1中，根據(jù)平均覆冰日數(shù)將覆冰程度分別四個(gè)覆冰等級(jí)，分別為：
[0030] 0天<平均覆冰日數(shù)< 3天，輕度覆冰；
[0031] 3天〈平均覆冰日數(shù)彡5天，中度覆冰；
[0032] 5天〈平均覆冰日數(shù)< 11天，嚴(yán)重覆冰；
[0033] 平均覆冰日數(shù)彡11天，特別嚴(yán)重覆冰。
[0034] 所述步驟2中，η = 4。
[0035] 所述步驟3中，分別將η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子根據(jù)數(shù)值大小和對(duì)應(yīng)的覆冰等級(jí)分布情 況劃分為多個(gè)區(qū)間，使得同一覆冰預(yù)報(bào)因子各區(qū)間的覆冰等級(jí)分布差異最大化。
[0036] 所述步驟3中，若η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子分別為不同月份的亞洲極渦面積指數(shù)或強(qiáng)度 指數(shù)，則將η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子分別劃分為2個(gè)區(qū)間；若η個(gè)覆冰預(yù)報(bào)因子中包含同一月份的 亞洲極渦面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)，則將該月份的亞洲極渦面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)劃分為4個(gè)區(qū) 間；具體劃分方法為：以該月份的亞洲極渦面積指數(shù)為X軸，該月份的亞洲極渦強(qiáng)度指數(shù)為 y軸，建立直角坐標(biāo)系，直角坐標(biāo)系的4個(gè)象限分別為劃分得到的4個(gè)區(qū)間；直角坐標(biāo)系的 原點(diǎn)根據(jù)覆冰等級(jí)分布情況確定。
[0037] 所述步驟1中，m為自1951年至預(yù)測年份前一年的年份數(shù)量，即收集1951年至預(yù) 測年份前一年的亞洲極渦參數(shù)。氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)站沒有1951年前的亞洲極渦參數(shù)數(shù)據(jù)，所以選 擇從1951開始，數(shù)據(jù)量更大，結(jié)果更可靠。
[0038] 有益效果：
[0039] 本發(fā)明考慮了亞洲區(qū)極渦指數(shù)及其變化對(duì)冬季電網(wǎng)覆冰的影響，建立了基于亞洲 極渦面積指數(shù)和亞洲極渦強(qiáng)度指數(shù)作為覆冰預(yù)報(bào)因子的電網(wǎng)覆冰預(yù)報(bào)方法，通過判斷預(yù)測 年份的亞洲極渦面積指數(shù)與強(qiáng)度指數(shù)的大小與歷史特征規(guī)律的滿足程度，得出冬季電網(wǎng)覆 冰發(fā)生程度的預(yù)報(bào)結(jié)論。使用該方法可以在11月份預(yù)報(bào)未來12月至次年2月的冬季電網(wǎng) 覆冰程度，故該方法思路新穎、流程清晰、準(zhǔn)確率高、實(shí)用性強(qiáng)。具有以下優(yōu)點(diǎn)
[0040] 1、可提前一個(gè)月對(duì)未來一個(gè)季度（冬季）的電網(wǎng)覆冰各種程度發(fā)生概率進(jìn)行預(yù) 測；
[0041] 2、本發(fā)明可操作性強(qiáng)；
[0042] 3、預(yù)報(bào)輸電線路電網(wǎng)覆冰的準(zhǔn)確率高；
[0043] 4、解決了電網(wǎng)覆冰長期預(yù)測的難題，根據(jù)預(yù)測結(jié)論，提前對(duì)覆冰防治的人力、物資 做好科學(xué)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)部署，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)覆冰的提前應(yīng)對(duì)，減少電網(wǎng)覆冰所造成的損失。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發(fā)明流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步具體說明。
[0046] 本實(shí)施例是在2013年基于亞洲極渦參數(shù)對(duì)湖南電網(wǎng)冬季覆冰進(jìn)行預(yù)測分析，如 圖1所述，本方法包括以下步驟：
[0047] 1.收集歷史極渦數(shù)據(jù)與覆冰資料
[0048]