[发明专利]基于温度垂直廓线的输电线路覆冰类型预测方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种基于温度垂直廓线的输电线路覆冰类型预测方法。

背景技术

电网冰冻灾害遍及全球100多个国家及地区，随着特高压等交直流线路的快速发展，电网冰灾事件频频发生，特别是2008年初我国南方地区遭受了大面积特别严重覆冰过程，导致电网直接经济损失数百亿元。为了开展电网冰灾防治，迫切需要开展电网覆冰预测。

现有技术当中，覆冰预测主要利用数值模式预测出未来3-7天的气象要素，并结合覆冰厚度增长模型计算导线等效覆冰厚度。然而，覆冰预测结果仅能得到等效覆冰厚度，对于覆冰类型还无法判断，导致预测结果与现场人工观测出现差异。此外，覆冰类型对于线路融冰优化排序，开展冰灾智能决策也是重要关键因子之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对当前现有技术的不足，提出一种基于温度垂直廓线的输电线路覆冰类型预测方法，从而精确预测输电线路覆冰类型，使用该方法可为电网抗冰部署、采取应对措施提供科学的、可靠的、全面的指导，该方法思路新颖、流程清晰、实用性强。

本发明的解决方案是：所提供的这一种基于温度垂直廓线的输电线路覆冰类型预测方法，系考虑了大气温度垂直廓线的特征，并利用历史资料建立覆冰类型阈值，基于数值模式预测与覆冰类型阈值判识，预测输电线路覆冰类型。该方法的具体步骤如下：

(1)历史探测数据筛选参数设定

选取观测站点，根据该站点的经纬度和海拔高度，设定观测层的最高和最低相对地面的高度，分别记录为H和H₀，即高空数据范围为[H₀,H]。设定站点历史数据资料初始记录时间S₀和结束记录时间S_e，则观测时段为[S₀,S_e]。系统获取[H₀,H]和[S₀,S_e]。

(2)有效数据记录筛选

获取站点在[S₀,S_e]时段内发生雨凇、雾凇和混合凇三种类型覆冰时刻的[H₀,H]之间不同高度的温度数据和地面相对湿度数据。将每一时间点观测的覆冰类型、[H₀,H]之间不同高度的温度和地面相对湿度3类要素组成一条观测记录。当观测记录中，小于或等于H高度时有温度记录，则该条观测记录为有效记录，否则为无效记录。将有效记录组成有效观测集合，记为C。

(3)温度廓线图绘制

选取步骤(2)中有效观测集合C中一条观测记录，并将该条记录的高空温度要素，绘制在以相对高度0m，温度0℃为坐标原点的温度-高度图直角坐标中。图中横坐标为高空温度，纵坐标为温度所在的高度。将图中的点按照自低向高的顺序依次用直线将两个点连接，绘制成折线图。

(4)区域面积比计算

将步骤(3)绘制的温度-高度图按照大于0℃和小于0℃划分成两部分，首先计算大于0℃的区域内，折线与0℃直线、H₀高度水平线、H高度水平线围成的闭合区域的面积，记为S_i⁺，则面积和记为S⁺。然后计算小于0℃的区域内，折线与0℃直线、H₀高度水平线、H高度水平线围成的闭合区域的面积，记为S_j^-，则面积和记为S^-。

其中，n为大于0℃的区域内，折线与0℃直线、H₀高度水平线、H高度水平线围成的闭合区域的数量，i＝1…n，m为小于0℃的区域内，折线与0℃直线、H₀高度水平线、H高度水平线围成的闭合区域的数量，j＝1…m，计算面积比，r＝S⁺/S^-，重复步骤(3)、步骤(4)，计算集合C中所有有效观测记录的面积比，组成集合R。

(5)覆冰类型面积阈值确定

选取步骤(4)确定的集合R中最大值r_max与最小值r_min，确定间隔Δr，统计Δr范围内发生雨凇、雾凇和混合凇的次数，并选取发生次数最多的覆冰类型作为Δr内的主要覆冰类型，同时记录该覆冰类型的频次为P。