CN102156793A - 一种输电线路覆冰等级划分系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路覆冰等级划分系统，目的在于解决现有技术没有建立系统化的局地气象和地形要素影响覆冰等级的覆冰等级划分系统的问题，包括有在CPU操纵控制下的线路覆冰等级划分系统模块，以及与这个模块各输入端分别连接的高分辨率再分析环流资料ERA－40数据库、NCEP/NCAR再分析资料数据库、区域覆冰观测资料数据库、区域气象资料数据库和区域地形资料数据库，以及与所述系统模块输出端连接的显示打印系统。本发明能够在保证输电线路安全运行的前提下，节约工程投资，减少后期的维护成本，延长线路的使用寿命，对今后输电线路的设计提供先进适用的技术方法，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种冰区划分系统模块，特别涉及一种输电线路覆冰等级划分系统。
背景技术
我国是输电线路覆冰较为严重的国家之一。在最近的30年来，多次发生大面积冰灾事故，例如：1984年1月，华东及贵州电网，因大面积覆冰导致电网解列事故；1996年初，福建省35～220 kV线路因覆冰导致倒杆断线200多处；2005年春节期间， 在湖南、湖北、贵州以及重庆地区，由于连续大范围雨雪天气，出现了50年来最严重的冰灾，17条供电线路陷于瘫痪，影响生产和生活长达一个多月；2008年，由于持续的雨雪冰冻天气，导致输电线路大面积覆冰，输电铁塔不堪重负倒塌断线，电力设施遭到前所未有的破坏，供电线路大范围中断，给人民的生产生活造成了巨大的灾害和损失，直接经济损失超过千亿元。针对输电线路覆冰的问题，国内外都进行了相关研究。
围绕着电力线路覆冰这个科学问题，气象学者进行了三种不同途径的探索。
第一种是气候背景和天气成因与预报的研究。气候角度的分析，主要从前期大尺度环流和下垫面异常入手，研究导致降温和降水的气候背景。在天气分析与预报方面，主要围绕区域的直接天气系统的生消演变进行。
第二种是从积冰理论和数值模拟实验着手，分析某些气象因子对积冰增长或积冰特征的影响，揭示气象因子影响积冰厚度的一般规律。
第三种是从实地观测的覆冰数据和局地气象要素数据着手，揭示气象因子与覆冰的厚度和变化的相互关系。
相关研究结果表明，影响覆冰的气象因子主要有：气温、风速、湿度、云滴谱等。
林智生最早讨论了微地形、微气候对山区输电线路的影响。张岩等计算达坂山区导线覆冰的冰厚、覆冰密度、标准冰厚及其与气象要素相关的系数，分析了导线覆冰随方位、风向等的变化规律，以及达坂山区导线覆冰与气象条件的关系。黄新波等进行了线路覆冰与局部气象因素之间关系的研究，结果表明：覆冰形成、自动脱落过程与气象条件之间关系密切，线路覆冰形成需要特定的环境条件；采用单一环境温度、湿度、风速等气象要素进行覆冰预测的可靠性差，尤其误报率过高，采用多气象因素进行覆冰预测的准确率较高。金西平对我国中纬度山地微地形微气候区的架空电力线路覆冰特征及微地形微气候对导线覆冰的影响进行了初步分析，具体介绍了用山区观冰站（点）的多年实测导线覆冰资料来准确计算微气候导线覆冰量级差异，进行冰区划分，合理确定设计冰厚并在工程实践中的成功应用实例。陶云等进行了线路覆冰与局部气象因素之间关系的研究，结果表明：覆冰形成、自动脱落过程与气象条件之间关系密切，线路覆冰形成需要特定的环境条件；黄浩辉等利用广东省乐昌高山气象站1972～1978年观冰资料和气候资料，分析了粤北地区导线覆冰的气象特征，建立了导线覆冰标准冰厚的气象推算模型。主导风向、日最低气温、日降水量是影响导线覆冰厚度的主要气象因素。蔡钢等考察了云南山区小气候特征对电线覆冰的影响，分析小气候特征的典型事例及设计时应对小气候特征进行研究。周绍毅等利用广西9O个气象台站40年的气候资料和台站地理信息数据,采用覆冰模型计算得到9O个台站的覆冰分布。
相关研究为认识局地气象、地形要素对电力线路覆冰的影响和确定局地电力线路覆冰等级提供了重要的参考，但是这些研究一般都只考虑了部分影响覆冰的气象或地形因素，需要进一步建立系统化的的局地气象和地形要素影响覆冰等级的等级划分系统，从而为输电线路的布置与设计提供支撑。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种输电线路覆冰等级划分系统，为现有输电线路及新建输电线路覆冰等级划分提供支持，支撑输电线路抗冰（防冰）布置与设计。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种输电线路覆冰等级划分系统，它包括有在CPU操纵控制下的线路覆冰等级划分系统模块，以及与这个模块各输入端分别连接的高分辨率再分析环流资料ERA－40数据库、NCEP/NCAR再分析资料数据库、区域覆冰观测资料数据库、区域气象资料数据库和区域地形资料数据库，以及与所述系统模块输出端连接的显示打印系统；所述系统模块包括有：区域选择模块、初始标准冰厚划分计算模块、区域地形网格单元模块、订正计算模块、归并及异常点订正模块、网格点覆冰显示模块和线路选择各子模块；
所述区域选择模块，通过所述系统模块的输入接口，调取高分辨率再分析环流资料ERA－40和NCEP/NCAR数据库的相关数据资科，在项目区域内划分出冰厚大于或等于基准冰厚的区域，然后将选定的冰厚区域资料数据输入初始标准冰厚划分计算模块；
所述初始标准冰厚划分计算模块，通过所述系统模块的另一输入接口，调取区域覆冰观测资料数据库的相关覆冰观测资料数据，计算出区域内最大覆冰的海拔及其初始标准冰厚，然后将数据输入区域地形网格单元模块；
所述区域地形网格单元模块，结合前述模块计算出区域内最大覆冰的海拔及其初始标准冰厚，将区域地形网格化形成计算出的方格地形冰厚，然后将结果输入订正计算模块；
所述订正计算模块，通过所述系统模块的第三个输入接口，调取区域气象资料数据库和区域地形资料数据库的相关数据，对输入的区域方格地形冰厚进行订正，然后将订正后的冰厚数据输入归并及异常点订正模块进行处理；
所述归并及异常点订正模块，对输入的订正后的方格冰厚数据进行归并，对异常点数据进－步订正，得到对区域方格冰厚的覆冰等级修正数据，将其输入到网格点覆冰显示模块；
所述网格点覆冰显示模块，将项目区域的冰厚通过区域网格地形单元，表现出在该区域非正常气侯条件下地形冰厚等级分布，得到区域地形网格描述的冰区图；
所述线路选择模块，依椐网格点覆冰显示模块输入的区域地形网格描述的冰区图，选择设计避免或减小冰灾的输电线路；
最后通过与系统模块输出端连接的显示打印系统，将所需冰区图及选择设计的输电线路显示或打印出来。
所述初始标准冰厚划分计算系统模块，具有计算初始标准冰厚的如下计算程序：
式中，Bs为初始标准冰厚（mm），kh为高度换算系数，kΦ为线径换算系数，Bo为标准冰厚（mm）；
其中标准冰厚Bo按下述计算式任选其中之一：
① 根据实测冰重计算标准冰厚公式：
② 根据实测覆冰长、短径计算标准冰厚公式：
③ 根据调查或实测覆冰直径计算标准冰厚公式：
式中，B o 为标准冰厚（mm），G为冰重（g），π为圆周率，L为覆冰体长度（m），r为导线半径（mm），ρ为覆冰密度（ g/cm3），a为覆冰长径包括导线（mm），b为覆冰短径包括导线（mm），K s 为覆冰形状系数、覆冰短径与覆冰长径的比值，R为覆冰半径包括导线（mm）；
不同离地高度冰厚换算为离地10m的计算公式：
式中：Kh为高度换算系数，Zo为实测或调查覆冰附着物高度（m）；
不同导线线径冰厚换算系数计算公式：
式中，Φ为设计导线直径（mm），Φ小于或等于40mm，Φo为覆冰导线直径（mm）。
所述归并及异常点订正模块，按下述原则进行归并计算出的冰厚：
冰厚小于17.5mm（不含17.5mm）归为15mm，冰厚介于17.5mm～22.5mm（不含22.5mm）归为20mm，冰厚介于22.5mm～27.5mm（不含27.5mm）归为25mm，冰厚介于27.5mm～32.5mm（不含32.5mm）归为30mm，冰厚介于32.5mm～37.5mm（不含37.5mm）归为35mm，冰厚介于37.5mm～42.5mm（不含42.5mm）归为40mm，冰厚介于42.5mm～47.5mm（不含47.5mm）归为45mm，冰厚介于47.5mm～52.5mm（不含52.5mm）归为50mm，冰厚介于52.5mm～57.5mm（不含57.5mm）归为55mm，冰厚介于57.5mm～62.5mm（不含62.5mm）归为60mm；
归并及异常点订正模块，按下述原则进行订正计算出的厚冰异常点：判断某单个节点的冰厚是否明显小于临近两点的冰厚，而临近两点的冰厚相等，则将此点的冰厚定义为异常点，其冰厚订正为临近两点的冰厚；若某单个节点上的冰厚大于临近两点的冰厚，则不作调整。
所述订正计算模块由订正模块和计算模块组成，其中：
所述订正模块包括如下八个基础订正子模块：海拔订正模块，坡度订正模块，坡向订正模块，地形订正模块，植被订正模块，温度订正模块，风速订正模块，湿度及降水订正模块；
所述计算模块，具有计算区域地形网格化的方格地形冰厚的下述计算程序：
式中，BP为格点设计冰厚（mm），KT为重现期换算系数，fe为格点海拔订正系数，fs为格点坡度订正系数，fd为格点坡向订正系数，fg为格点地形订正系数，fv为格点植被订正系数，ft为格点温度订正系数，fh为格点相对湿度订正系数，fw为格点风速订正系数，Bs为初始标准冰厚（mm）；
所述重现期换算系数KT计算公式如下：
330kV及以下等级输电线路KT计算公式：
500～750kV输电线路KT计算公式：
特高压输电线路KT计算公式：
式中，KT为重现期换算系数，M为调查重现期（a）、整数。
所述海拔订正模块以最大覆冰的海拔为起始点，向下每100m，订正系数递减5%；向上每200m，订正系数递减5%；
所述坡度订正模块的坡度订正系数分别取1.01～1.10；
所述坡向订正模块的订正系数与坡度对应：坡度为平坦时，订正系数为1；坡度为北时，订正系数为1.3；坡度为东北时，订正系数为1.4；坡度为东时，订正系数为1.3；坡度为东南时，订正系数为1.2；坡度为南时，订正系数为1.1；坡度为西南时，订正系数为0.9；坡度为西时，订正系数为1.1；坡度为西北时，订正系数为1.2；
所述地形订正模块的订正系数与地形对应：地形为线路格点与左右两侧格点高差介于100～150m之间时，订正系数为1.1；地形为线路格点与左右两侧格点高差大于150m时，订正系数为1.2；
所述植被订正模块的订正系数与植被的情况相对应：植被较差时，订正系数为1.0；植被较好时，订正系数为1.1；
所述温度订正模块的订正系数与温度相对应：①温度0～-2℃，订正系数为1.1；②温度-2～-6℃，订正系数为1.2；③温度-6～－9℃，订正系数为1.1；④温度低于－9℃，订正系数为1.0；
所述风速订正模块的订正系数与风速相对应：①风速小于1.0m/s, 订正系数为1.0；②风速介于1.0～5.0m/s，订正系数为1.2；③风速介于5.0～8.0m/s，订正系数为1.1；④风速大于8.0m/s，订正系数为1.0；
所述湿度及降水订正模块的订正系数与湿度相对应：①湿度小于80％的，订正系数为0.85；②湿度介于80％～85％的，订正系数为1；③湿度介于85％～90％的，订正系数为1.05；④湿度大于90％的，订正系数为1.1。
这里的重现期是指某覆冰变量Y大于或等于一定数值Y m（Y≥Y m）在无限多年中平均多少年出现一次的概念，这是覆冰频率的另一种表示方法。重现期T与频率P的关系为：T=1/P（年） 例如：当P=1%时，则T=100（年），称重现期为100年。所谓100年一遇是指大于或等于这样的覆冰在无限多年中平均每100年出现1次，但不能理解为恰好每隔100年出现1次，对于具体的100年来说，超过这种覆冰可能不止1次，也可能1次都不出现，这只是说明长时期内平 均每年出现的可能性为1%。
与现有技术相比，本发明的优点是：整个系统采用模块化设计，建立了系统化的以局地气象和地形要素为基础的输电线路覆冰等级划分系统，为输电线路的布置与设计提供了有力的支撑。对于新建输电线路，利用本系统可以选择出覆冰较轻、施工维护成本较低的线路，有利于节省工程资金投入、降低覆冰发生的危险；对于已建线路，可以选择合理的覆冰、防冰措施，以减少覆冰事故的发生，避免对所有线路进行盲目维护，造成不必要的浪费。
本发明能够在保证输电线路安全运行的前提下，节约工程投资，减少后期的维护成本，延长线路的使用寿命，对今后输电线路的设计提供先进适用的技术方法，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的示意图。
图2是50km线路走廊1km×1km网格格点分布图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
如图1所示，一种输电线路覆冰等级划分系统，它包括有在CPU操纵控制下的线路覆冰等级划分系统模块，以及与这个模块各输入端分别连接的高分辨率再分析环流资料ERA－40数据库、NCEP/NCAR再分析资料数据库、区域覆冰观测资料数据库、区域气象资料数据库和区域地形资料数据库，以及与所述系统模块输出端连接的显示打印系统；所述系统模块包括有：区域选择模块、初始标准冰厚划分计算模块、区域地形网格单元模块、订正计算模块、归并及异常点订正模块、网格点覆冰显示模块和线路选择各子模块；
所述区域选择模块，通过所述系统模块的输入接口，调取高分辨率再分析环流资料ERA－40和NCEP/NCAR数据库的相关数据资科，在项目区域内划分出冰厚大于或等于基准冰厚的区域，然后将选定的冰厚区域资料数据输入初始标准冰厚划分计算模块；
所述初始标准冰厚划分计算模块，通过所述系统模块的另一输入接口，调取区域覆冰观测资料数据库的相关覆冰观测资料数据，计算出区域内最大覆冰的海拔及其初始标准冰厚，然后将数据输入区域地形网格单元模块；
所述区域地形网格单元模块，结合前述模块计算出区域内最大覆冰的海拔及其初始标准冰厚，将区域地形网格化形成计算出的方格地形冰厚，然后将结果输入订正计算模块；
所述订正计算模块，通过所述系统模块的第三个输入接口，调取区域气象资料数据库和区域地形资料数据库的相关数据，对输入的区域方格地形冰厚进行订正，然后将订正后的冰厚数据输入归并及异常点订正模块进行处理；
所述归并及异常点订正模块，对输入的订正后的方格冰厚数据进行归并，对异常点数据进－步订正，得到对区域方格冰厚的覆冰等级修正数据，将其输入到网格点覆冰显示模块；
所述网格点覆冰显示模块，将项目区域的冰厚通过区域网格地形单元，表现出在该区域非正常气侯条件下地形冰厚等级分布，得到区域地形网格描述的冰区图；
所述线路选择模块，依椐网格点覆冰显示模块输入的区域地形网格描述的冰区图，选择设计避免或减小冰灾的输电线路；
最后通过与系统模块输出端连接的显示打印系统，将所需冰区图及选择设计的输电线路显示或打印出来。
将本发明应用于溪洛渡～广东±500kV直流输电线路工程途经的乌蒙山重冰区50 km路径范围的冰区划分。
区域选择模块：根据ERA-40资料和NCEP/NCAR再分析资料，划分出冰厚大于或等于基准冰厚的区域。根据规划线路区域的覆冰气候及地形环境，分析形成覆冰的冷空气路径及影响范围、水汽来源的输送通道及影响范围、区域风场结构特征、区域降水特征等，基准冰厚取值为10mm。
ERA-40月平均再分析资料是指：欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts 简称ECMWF）的高分辨率月平均再分析环流资料数据集。NCEP/NCAR再分析日平均资料是指：美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR) 的高分辨率日平均再分析资料数据集。
所述初始标准冰厚划分计算系统模块，具有计算初始标准冰厚的如下计算程序：
式中，Bs为初始标准冰厚（mm），kh为高度换算系数，kΦ为线径换算系数，Bo为标准冰厚（mm）；
初始标准冰厚的定义为：平坦开往阔场地、最大覆冰海拔、离地面10m高度、某一调查或计算重现期、某导线型号的最大覆冰的标准冰厚。
其中标准冰厚Bo按下述计算式任选其中之一：
① 根据实测冰重计算标准冰厚公式：
② 根据实测覆冰长、短径计算标准冰厚公式：
③ 根据调查或实测覆冰直径计算标准冰厚公式：
式中，B o 为标准冰厚（mm），G为冰重（g），π为圆周率，L为覆冰体长度（m），r为导线半径（mm），ρ为覆冰密度（ g/cm3），a为覆冰长径包括导线（mm），b为覆冰短径包括导线（mm），K s 为覆冰形状系数、覆冰短径与覆冰长径的比值，R为覆冰半径包括导线（mm）；
不同离地高度冰厚换算为离地10m的计算公式：
式中：Kh为高度换算系数，Zo为实测或调查覆冰附着物高度（m）；
不同导线线径冰厚换算系数计算公式：
式中，Φ为设计导线直径（mm），Φ小于或等于40mm，Φo为覆冰导线直径（mm）。
应用西南电力设计院的工程分析成果，乌蒙山镇雄~毕节区域，最大覆冰出现在在海拔1800-2000m地带，离地10m高处、线径为30mm的初始标准冰厚为13mm。
区域地形网格单元模块：将区域选择模块选定的区域划分为1km×1km的格点单元。将50km线路按图2所示给出564个方格，确定每个方格的地形、气象要素。
所述订正计算模块由订正模块和计算模块组成，其中：
所述订正模块包括如下八个基础订正子模块：海拔订正模块，坡度订正模块，坡向订正模块，地形订正模块，植被订正模块，温度订正模块，风速订正模块，湿度及降水订正模块；
所述计算模块，具有计算区域地形网格化的方格地形冰厚的下述计算程序：
式中，BP为格点设计冰厚（mm），KT为重现期换算系数，fe为格点海拔订正系数，fs为格点坡度订正系数，fd为格点坡向订正系数，fg为格点地形订正系数，fv为格点植被订正系数，ft为格点温度订正系数，fh为格点相对湿度订正系数，fw为格点风速订正系数，Bs为初始标准冰厚（mm）；
本应用实例的输电线路等级为500kV，所述重现期换算系数KT计算公式，应用500～750kV输电线路KT计算公式：
式中，KT为重现期换算系数，M为调查重现期（a）、整数。
线路走廊区域的海拔介于1100～2100米之间，其分布形式是西部文笔山附近海拔较高，一般在1700米以上。文笔山以东孙家营地区，海拔相对较低，部分地区的海拔在1500米左右，走廊的边缘地区甚至更低。再往东黑树镇-石板井一带，海拔明显升高，一般在1800米左右，甚至达到2000米。在线路走廊的东部地区，海拔较低，一般在1500米上下。
所述海拔订正模块以最大覆冰的海拔为起始点，订正系数为1，根据DEM资料，向下每100m，订正系数递减5%；向上每200m，订正系数递减5%；
所述坡度订正模块的坡度订正系数分别取1.01～1.10；线路走廊区域内地形的坡度最大为50度左右，坡度比较大的区域位于西部的山区和中部一带，其他地区的坡度一般在10度附近。
所述坡向订正模块的订正系数与坡度对应：坡度为平坦时，订正系数为1；坡度为北时，订正系数为1.3；坡度为东北时，订正系数为1.4；坡度为东时，订正系数为1.3；坡度为东南时，订正系数为1.2；坡度为南时，订正系数为1.1；坡度为西南时，订正系数为0.9；坡度为西时，订正系数为1.1；坡度为西北时，订正系数为1.2；
所述地形订正模块的订正系数与地形对应：根据DEM资料，依据海拔的相对高差，若地形为线路格点与左右两侧格点高差介于100～150m之间时，订正系数为1.1；地形为线路格点与左右两侧格点高差大于150m时，订正系数为1.2；
DEM是数字高程模型（Digital Elevation Model）的简称，是以数字的形式按一定结构组织在一起的表示实际地形特征空间分布的模型。
所述植被订正模块的订正系数与植被的情况相对应：根据MODIS资料(MODIS资料是指高分辨率卫星观测反演资料)，将植被分为两类，植被较差时，订正系数为1.0；植被较好时，订正系数为1.1；
所述温度订正模块的订正系数与温度相对应：①温度0～-2℃，订正系数为1.1；②温度-2～-6℃，订正系数为1.2；③温度-6～－9℃，订正系数为1.1；④温度低于－9℃，订正系数为1.0；
所述风速订正模块的订正系数与风速相对应：①风速小于1.0m/s, 订正系数为1.0；②风速介于1.0～5.0m/s，订正系数为1.2；③风速介于5.0～8.0m/s，订正系数为1.1；④风速大于8.0m/s，订正系数为1.0；
所述湿度及降水订正模块的订正系数与湿度相对应：①湿度小于80％的，订正系数为0.85；②湿度介于80％～85％的，订正系数为1；③湿度介于85％～90％的，订正系数为1.05；④湿度大于90％的，订正系数为1.1。
所述归并及异常点订正模块，按下述原则进行归并计算出的冰厚：
冰厚小于17.5mm（不含17.5mm）归为15mm，冰厚介于17.5mm～22.5mm（不含22.5mm）归为20mm，冰厚介于22.5mm～27.5mm（不含27.5mm）归为25mm，冰厚介于27.5mm～32.5mm（不含32.5mm）归为30mm，冰厚介于32.5mm～37.5mm（不含37.5mm）归为35mm，冰厚介于37.5mm～42.5mm（不含42.5mm）归为40mm，冰厚介于42.5mm～47.5mm（不含47.5mm）归为45mm，冰厚介于47.5mm～52.5mm（不含52.5mm）归为50mm，冰厚介于52.5mm～57.5mm（不含57.5mm）归为55mm，冰厚介于57.5mm～62.5mm（不含62.5mm）归为60mm；
归并及异常点订正模块，按下述原则进行订正计算出的厚冰异常点：判断某单个节点的冰厚是否明显小于临近两点的冰厚，而临近两点的冰厚相等，则将此点的冰厚定义为异常点，其冰厚订正为临近两点的冰厚；若某单个节点上的冰厚大于临近两点的冰厚，则不作调整。
所述网格点覆冰显示模块，将项目区域的冰厚通过区域网格地形单元，表现出在该区域非正常气侯条件下地形冰厚等级分布，得到区域地形网格描述的冰区图；
所述线路选择模块，依椐网格点覆冰显示模块输入的区域地形网格描述的冰区图，选择设计避免或减小冰灾的输电线路；
最后通过与系统模块输出端连接的显示打印系统，将所需冰区图及选择设计的输电线路显示或打印出来。
如图2所示，50km线路走廊的格点分布有564个方格，叠加线路路径，线路路径由走廊的相关格点组成，分别为：
61-79-80-98-99-100-101-119-120-138-139-157-158-176-177-195-196-197-215-232-250-268-285-303-304-305-323-324-343-361-378-395-396-397-398-399-400-418-419-436-437-455-456-457-475-492-509。
整条线路由48个方格节点组成。
根据输电线路覆冰等级划分系统得出各格点的设计冰厚见表1第3列，其中最小值为12.6mm，最大值为29.8mm，各格点设计冰厚等级分别为：15mm、20mm、25mm、30mm，被订正的异常值点为第9、15、18格点，如表1第5列所示。
表1 溪洛渡～广东±500kV线路工程50km走廊覆冰等级划分
最终根据表1第5列的覆冰等级值，将线路冰区分段，线路覆冰等级共分为13段，分别是20mm，15mm，20mm，25mm，30mm，20mm，15mm，20mm，15mm，20mm，15mm，20mm，15mm。其中20mm的路径相对较长，有24个节点。其次为15mm的路径，有19个节点。25mm和30mm的路径比较短，分别有3个和2个节点。
Claims (5)
1.一种输电线路覆冰等级划分系统，其特征在于：它包括有在CPU操纵控制下的线路覆冰等级划分系统模块，以及与这个模块各输入端分别连接的高分辨率再分析环流资料ERA－40数据库、NCEP/NCAR再分析资料数据库、区域覆冰观测资料数据库、区域气象资料数据库和区域地形资料数据库，以及与所述系统模块输出端连接的显示打印系统；所述系统模块包括有：区域选择模块、初始标准冰厚划分计算模块、区域地形网格单元模块、订正计算模块、归并及异常点订正模块、网格点覆冰显示模块和线路选择各子模块；
所述区域选择模块，通过所述系统模块的输入接口，调取高分辨率再分析环流资料ERA－40和NCEP/NCAR数据库的相关数据资科，在项目区域内划分出冰厚大于或等于基准冰厚的区域，然后将选定的冰厚区域资料数据输入初始标准冰厚划分计算模块；
所述初始标准冰厚划分计算模块，通过所述系统模块的另一输入接口，调取区域覆冰观测资料数据库的相关覆冰观测资料数据，计算出区域内最大覆冰的海拔及其初始标准冰厚，然后将数据输入区域地形网格单元模块；
所述区域地形网格单元模块，结合前述模块计算出区域内最大覆冰的海拔及其初始标准冰厚，将区域地形网格化形成计算出的方格地形冰厚，然后将结果输入订正计算模块；
所述订正计算模块，通过所述系统模块的第三个输入接口，调取区域气象资料数据库和区域地形资料数据库的相关数据，对输入的区域方格地形冰厚进行订正，然后将订正后的冰厚数据输入归并及异常点订正模块进行处理；
所述归并及异常点订正模块，对输入的订正后的方格冰厚数据进行归并，对异常点数据进－步订正，得到对区域方格冰厚的覆冰等级修正数据，将其输入到网格点覆冰显示模块；
所述网格点覆冰显示模块，将项目区域的冰厚通过区域网格地形单元，表现出在该区域非正常气侯条件下地形冰厚等级分布，得到区域地形网格描述的冰区图；
所述线路选择模块，依椐网格点覆冰显示模块输入的区域地形网格描述的冰区图，选择设计避免或减小冰灾的输电线路；
最后通过与系统模块输出端连接的显示打印系统，将所需冰区图及选择设计的输电线路显示或打印出来。
2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰等级划分系统，其特征在于：所述初始标准冰厚划分计算系统模块，具有计算初始标准冰厚的如下计算程序：
式中，Bs为初始标准冰厚（mm），kh为高度换算系数，kΦ为线径换算系数，Bo为标准冰厚（mm）；
其中标准冰厚Bo按下述计算式任选其中之一：
① 根据实测冰重计算标准冰厚公式：
② 根据实测覆冰长、短径计算标准冰厚公式：
；
③ 根据调查或实测覆冰直径计算标准冰厚公式：
式中，B o 为标准冰厚（mm），G为冰重（g），π为圆周率，L为覆冰体长度（m），r为导线半径（mm），ρ为覆冰密度（ g/cm3），a为覆冰长径包括导线（mm），b为覆冰短径包括导线（mm），K s 为覆冰形状系数、覆冰短径与覆冰长径的比值，R为覆冰半径包括导线（mm）；
不同离地高度冰厚换算为离地10m的计算公式：
式中：Kh为高度换算系数，Zo为实测或调查覆冰附着物高度（m）；
不同导线线径冰厚换算系数计算公式：
式中，Φ为设计导线直径（mm），Φ小于或等于40mm，Φo为覆冰导线直径（mm）。
3.根据权利要求1所述的输电线路覆冰等级划分系统，其特征在于，所述归并及异常点订正模块，按下述原则进行归并计算出的冰厚：
冰厚小于17.5mm（不含17.5mm）归为15mm，冰厚介于17.5mm～22.5mm（不含22.5mm）归为20mm，冰厚介于22.5mm～27.5mm（不含27.5mm）归为25mm，冰厚介于27.5mm～32.5mm（不含32.5mm）归为30mm，冰厚介于32.5mm～37.5mm（不含37.5mm）归为35mm，冰厚介于37.5mm～42.5mm（不含42.5mm）归为40mm，冰厚介于42.5mm～47.5mm（不含47.5mm）归为45mm，冰厚介于47.5mm～52.5mm（不含52.5mm）归为50mm，冰厚介于52.5mm～57.5mm（不含57.5mm）归为55mm，冰厚介于57.5mm～62.5mm（不含62.5mm）归为60mm；
归并及异常点订正模块，按下述原则进行订正计算出的厚冰异常点：判断某单个节点的冰厚是否明显小于临近两点的冰厚，而临近两点的冰厚相等，则将此点的冰厚定义为异常点，其冰厚订正为临近两点的冰厚；若某单个节点上的冰厚大于临近两点的冰厚，则不作调整。
4.根据权利要求1所述的输电线路覆冰等级划分系统，其特征在于，所述订正计算模块由订正模块和计算模块组成，其中：
所述订正模块包括如下八个基础订正子模块：海拔订正模块，坡度订正模块，坡向订正模块，地形订正模块，植被订正模块，温度订正模块，风速订正模块，湿度及降水订正模块；
所述计算模块，具有计算区域地形网格化的方格地形冰厚的下述计算程序：
式中，BP为格点设计冰厚（mm），KT为重现期换算系数，fe为格点海拔订正系数，fs为格点坡度订正系数，fd为格点坡向订正系数，fg为格点地形订正系数，fv为格点植被订正系数，ft为格点温度订正系数，fh为格点相对湿度订正系数，fw为格点风速订正系数，Bs为初始标准冰厚（mm）；
所述重现期换算系数KT计算公式如下：
330kV及以下等级输电线路KT计算公式：
500～750kV输电线路KT计算公式：
特高压输电线路KT计算公式：
式中，KT为重现期换算系数，M为调查重现期（a）、整数。
5.根据权利要求4所述的输电线路覆冰等级划分系统，其特征在于：
所述海拔订正模块以最大覆冰的海拔为起始点，向下每100m，订正系数递减5%；向上每200m，订正系数递减5%；
所述坡度订正模块的坡度订正系数分别取1.01～1.10；
所述坡向订正模块的订正系数与坡度对应：坡度为平坦时，订正系数为1；坡度为北时，订正系数为1.3；坡度为东北时，订正系数为1.4；坡度为东时，订正系数为1.3；坡度为东南时，订正系数为1.2；坡度为南时，订正系数为1.1；坡度为西南时，订正系数为0.9；坡度为西时，订正系数为1.1；坡度为西北时，订正系数为1.2；
所述地形订正模块的订正系数与地形对应：地形为线路格点与左右两侧格点高差介于100～150m之间时，订正系数为1.1；地形为线路格点与左右两侧格点高差大于150m时，订正系数为1.2；
所述植被订正模块的订正系数与植被的情况相对应：植被较差时，订正系数为1.0；植被较好时，订正系数为1.1；
所述温度订正模块的订正系数与温度相对应：①温度0～-2℃，订正系数为1.1；②温度-2～-6℃，订正系数为1.2；③温度-6～－9℃，订正系数为1.1；④温度低于－9℃，订正系数为1.0；
所述风速订正模块的订正系数与风速相对应：①风速小于1.0m/s, 订正系数为1.0；②风速介于1.0～5.0m/s，订正系数为1.2；③风速介于5.0～8.0m/s，订正系数为1.1；④风速大于8.0m/s，订正系数为1.0；
所述湿度及降水订正模块的订正系数与湿度相对应：①湿度小于80％的，订正系数为0.85；②湿度介于80％～85％的，订正系数为1；③湿度介于85％～90％的，订正系数为1.05；④湿度大于90％的，订正系数为1.1。
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