[发明专利]热带气旋致输电线路风压的多模型在线综合计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热带气旋致输电线路风压的多模型在线综合计算方法。

背景技术

中国东南沿海地区是世界上受热带气旋影响最为严重的地区之一。近年来，受全球气候变暖和海平面逐渐上升的影响，该地区台风致灾的频次和危险性也在不断上升，造成电力系统输、配电设备频繁被损毁，甚至引发电网大范围停电事故。因此，对热带气旋可能引发电网设备损毁的态势进行在线评估，对于监测和防控热带气旋对电网的危害具有重要应用价值。

然而，受目前电网覆盖范围内台风监测点数量和数据传输等技术条件的制约，电网运行部门尚无法获得台风发生期间受其影响的电网内所有输电线路所受风荷的实时监测信息。这一实际情况就决定了：电网运行部门目前只能借助气象部门公开发布或从其购买的少量关键信息、利用部分经验模型、通过计算的方式获得多个地理位置处的多条或多段输电线路所受风压的大小，并由此进一步对台风可能带来高致灾风险的电网事故集进行排序、筛选、预警与防控。

在气象学研究中，热带气旋风场的物理模型可以较为合理的分析台风灾害的关键物理特征-热带气旋风场分布。热带气旋风场包含不断运动中的移行风速分量和环流风速分量两部分。对于热带气旋风场中的任一点，其风速矢量可看作是移行风速分量与环流风速分量的矢量和，即：

V→=V→d+V→r---(1)]]>

目前，计算移行风速分量的典型经验模型主要有：I)宫崎正卫模型；II)上野武夫模型；III)Jelesnianki模型；IV)陈孔沫模型。各模型的数学描述如表1中所示。

表1移行风速分量模型的数学描述

表1中，V_d为热带气旋风场中距离气旋中心为r的某点处的移行风速。各模型中包含的气旋中心移动速度V₀可由当前时刻与上一时刻热带气旋中心的球面距离l除以时间间隔Δt表示。于是，上述移行风速模型中只包含最大风速半径R_max一个未知参数。

目前对热带气旋风场的环流风速分量进行求解的方法大体可分为两类：1)先求解热带气旋的气压分布，再根据梯度风速公式推导热带气旋的风场分布。常用的热带气旋气压分布模型有藤田模型、Myers模型等。2)根据热带气旋环流风速分布的经验模型，由最大风速和最大风速半径等参数直接给出热带气旋环流风场分布，无需求解气压分布。第2)类方法由于无需首先求解气压分布，故具有原理简单、计算简便的优点，更适合电力部门用于在线计算台风期间输电线路所受风压的大小。

目前，计算环流风速的典型经验模型主要有：①Rankine模型；②Jelesnianki(1965)经验模型；③Jelesnianki(1966)经验修正模型；④陈孔沫(1994)经验模型；⑤Miller模型；⑥Chan and Williams(1987)模型。各模型的数学描述如表2中所示。

表2环流风速分量模型的数学描述

表2中，V_r为热带气旋风场中距离气旋中心为r的某点处的环流风速，V_rmax为环流风速最大值，x和d为模型的形状参数。从表2中可以看出，模型①～④为单参数模型，只含有最大风速半径一个未知参数；模型⑤和⑥为双参数模型，含有最大风速半径R_max及各自的形状参数x或d两个未知参数。由于最大风速半径R_max是所有经验模型共有的关键参数，需要在辨识过程中对其给予专门关注，以便较为准确地获得参数的具体数值。