CN108764563A - 一种输电线路飑线风预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路飑线风预警方法，选取需要预警飑线风的输电线路；选取输电线路飑线风预测时间；判断该线路所在的中尺度大气垂直方向上Z‑螺旋度计算值是否大于等于150m/s2，如果小于150m/s2则表明该线路周围无飑线；将需要飑线风预警的输电线路按照气象数值预报网格进行分段；根据预测时间的风预报值，对输电线路每个分段所在网格的四个端点进行计算，判断该段线路是否在飑线影响范围内，完成整条线路的预警计算、并标识该条线路所有飑线影响位置；完成整条线路的未来1‑36小时预警计算，标识该条输电线路飑线预警时间和预警位置。本发明具有预见期长，适用于整条输电线路的特点。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路技术领域，具体涉及一种输电线路飑线风预警方法。
背景技术
根据美国、澳大利亚及南非等国对输电塔倒塔事故原因的分析，50％以上与天气灾害相关的输电线路倒塔事故均是由飑线等强风灾害引起。飑线灾害表现为雷暴天气中急速下沉气流猛烈撞击地面后形成的一种强风。飑线风速远远大于输电线路设计规范中规定的百年一遇设计风速，对输电线路和电力生产的破坏巨大。
目前电网领域对输电线路飑线灾害现场分析和和灾后分析及理论研究的文章较多，如文献《华东电网500kV任上5237线飑线风致倒塔事故调查分析》详细阐述了飑线对特高压线路杆塔的破坏性分析，文献《输电线路风灾防御的现状与对策》从杆塔设计方面对风灾的防御策略进行了分析，但目前没有文献对输电线路飑线灾害的预测和预警提出实际可用的方法。气象领域的技术人员也对飑线进行了大量的分析研究工作，从中尺度范围讨论了使用多普勒雷达图片产品进行飑线识别分析的方法，讨论了基于中尺度气象数值预报的飑线风预警方法。但针对输电线路这类长度达到中尺度(空间水平尺度为10～300千米)，宽度只有1公里(微尺度)的飑线风预警方法，由于气象部门服务对象不同以及气象站点密度无法达到微尺度的原因，在气象领域的文章和研究成果中都没有涉及。现在各级电网公司无输电线路飑线灾害预警方法与模型，多数依靠人工经验完成输电线路飑线风预警。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种输电线路飑线风预警方法，解决了目前对输电线路进行飑线风预警通常依靠人工经验的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种输电线路飑线风预警方法，其特征在于：包括步骤：
步骤1：选取需要预警飑线风的输电线路；
步骤2：选取输电线路飑线风预测时间；
步骤3：在对应的预测时间，判断该线路所在的中尺度大气垂直方向上Z-螺旋度计算值是否大于等于150m/s2，如果小于150m/s2则表明该线路周围无飑线，进入步骤2，重新选择输电线路飑线风预测时间，否则进入步骤4；
步骤4：将需要飑线风预警的输电线路按照气象数值预报网格进行分段；
步骤5：根据预测时间的风预报值，对输电线路每个分段所在网格的四个端点进行计算，判断该段线路是否在飑线影响范围内，若该段线路在飑线影响范围内，进入步骤6，否则该段线路周围无飑线影响，进入步骤7进行下段线路计算；
步骤6：存储该段线路，并标识为飑线影响位置；
步骤7：对整条线路重复步骤5-6，完成整条线路的预警计算、并标识该条线路所有飑线影响位置；
步骤8：对未来1-36小时预测时间重复步骤2-7，完成整条线路的未来1-36小时预警计算，标识该条输电线路飑线预警时间和预警位置。
前述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述线路所在的中尺度大气垂直方向上Z-螺旋度，计算方法为：
其中，un,vn分别为气象数值预报网格各层的东西、南北风速，n+1为网格总层数，n＝0～2，当n＝0时，u0,v0分别为地面东西、南北风速，cx,cy分别为风暴移动东西、南北向速度，取所有计算网格点的东西、南北风速的均值。
前述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述步骤4，将需要飑线风预警的输电线路按照气象数值预报网格进行分段，具体为：以3*3公里气象数值预报网格为划分依据，对整条需要飑线风预警的输电线路分段，使每个分段的输电线路都有一个气象数值预报网格与之对应。
前述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述气象数值预报网格按气压层分为四层，包括近地面层、850Hpa层、700Hpa层、500Hpa层，每个网格有四个端点。
前述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述根据预测时间的风预报值，对输电线路每个分段所在网格的四个端点进行计算，判断该段线路是否在飑线影响范围内，具体步骤包括：
将网格上四个端点分别按下列步骤计算a)、b)两个条件：
a)条件：网格上一个端点500Hpa和700Hpa两层向量风合成矢量风判断矢量风方向是否向下，如方向向下，按照余弦定理计算向量的风速是否大于20m/s；
式中，是合成后的风速，D是之间的方向夹角；
b)条件：网格与a)条件中同一个端点的850Hpa和近地面层的向量风 合成矢量风判断矢量风的风速是否大于18m/s：
式中，是合成后的风速，D'是之间的方向夹角；
网格上四个端点中只要有两个及以上的端点同时满足条件a)、b)，则表示该线路在飑线影响范围内。
前述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述网格上有未来1-36小时的逐小时矢量风预报值。
本发明所达到的有益效果：本发明以预报数据作为预警的基础，在中尺度范围对飑线形成条件进行识别后，依据输电线路走向，对线路经过的微尺度网格逐个校验是否在飑线区域内，并计算飑线影响的线路风荷载力，输出预警，预警模型具有预见期长，适用于整条输电线路的特点。
附图说明
图1是输电线路匹配气象数值预报网格图；
图2是基于数值预报的线路飑线预警流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明使用的基础数据包括：
1)输电线路地理位置信息；
2)气象部门发布的3*3公里气象数值预报网格，从近地面层开始在垂直方向上将空间分为多层，每个网格点上有未来1-36小时的逐小时矢量风预报值；
3)气象部门提供的中尺度大气垂直方向上的Z-螺旋度计算值。
如图2所示，一种输电线路飑线风预警方法，包括步骤：
步骤1：选取需要飑线风预警的输电线路；
步骤2：选取输电线路飑线风预测时间；
步骤3：在对应的预测时间，判断该线路所在的中尺度大气垂直方向上Z-螺旋度计算值是否大于等于150m/s2，如果小于150m/s2则表明该线路周围无飑线，否则进入步骤4；
所述线路所在的中尺度大气垂直方向上Z-螺旋度，计算方法为：
其中，un,vn分别为气象数值预报网格各层的东西、南北风速，n+1为网格总层数，n＝0～2，当n＝0时，u0,v0分别为地面东西、南北风速，cx,cy分别为风暴移动东西、南北向速度，取所有计算网格点的东西、南北风速的均值。
步骤4：将需要飑线风预警的输电线路按照3*3公里气象数值预报网格进行分段；
步骤5：根据预测时间的风预报值，对输电线路每个分段所在网格的四个端点(网格按气压层分为四层，近地面层、850Hpa层、700Hpa层、500Hpa层，每一层网格有四个端点，标记为1-4，假定取网格A，如图1所示)进行计算，判断该段线路是否在飑线影响范围内，若该段线路在飑线影响范围内，进入步骤6，否则该段线路周围无飑线影响进入步骤7进行下段线路计算；
将网格A上四个端(1-4)分别按下列步骤计算a)、b)两个条件，
a)条件：网格A上一个端点(如网格点1位置)的500Hpa和700Hpa两层向量风合成矢量风判断矢量风方向是否向下(朝向地面层)，如方向向下，按照余弦定理计算向量的风速是否大于20m/s；
式中，是合成后的风速，D是之间的方向夹角；
b)条件：网格A一个端点(如网格点1位置)的850Hpa和近地面层的向量风合成矢量风判断矢量风的风速是否大于18m/s：
式中，是合成后的风速，D'是之间的方向夹角；
网格A上四个端点中只要有两个及以上的端点同时满足条件a)、b)，则表示该线路在飑线影响范围内，进入步骤6，否则该线路周围无飑线影响进入步骤7进行下段线路计算；
步骤6：存储该段线路，并标识为飑线影响位置；
步骤7：对整条线路重复步骤5-6，完成整条线路的预警计算、并标识该条线路所有飑线影响位置；
步骤8：对1-36小时预测时间重复步骤2-7，完成整条线路的1-36小时预警计算，完成标识该条输电线路飑线预警时间和预警位置。
本发明以预报数据作为预警的基础，在中尺度范围对飑线形成条件进行识别后，依据输电线路走向，对线路经过的微尺度网格逐个校验是否在飑线区域内，并计算飑线影响的线路风荷载力，输出预警，预警模型具有预见期长，适用于整条输电线路的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种输电线路飑线风预警方法，其特征在于：包括步骤：
步骤1：选取需要预警飑线风的输电线路；
步骤2：选取输电线路飑线风预测时间；
步骤3：在对应的预测时间，判断该线路所在的中尺度大气垂直方向上Z-螺旋度计算值是否大于等于150m/s2，如果小于150m/s2则表明该线路周围无飑线，进入步骤2，重新选择输电线路飑线风预测时间，否则进入步骤4；
步骤4：将需要飑线风预警的输电线路按照气象数值预报网格进行分段；
步骤5：根据预测时间的风预报值，对输电线路每个分段所在网格的四个端点进行计算，判断该段线路是否在飑线影响范围内，若该段线路在飑线影响范围内，进入步骤6，否则该段线路周围无飑线影响，进入步骤7进行下段线路计算；
步骤6：存储该段线路，并标识为飑线影响位置；
步骤7：对整条线路重复步骤5-6，完成整条线路的预警计算、并标识该条线路所有飑线影响位置；
步骤8：对未来1-36小时预测时间重复步骤2-7，完成整条线路的未来1-36小时预警计算，标识该条输电线路飑线预警时间和预警位置。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述线路所在的中尺度大气垂直方向上Z-螺旋度，计算方法为：
其中，un,vn分别为气象数值预报网格各层的东西、南北风速，n+1为网格总层数，n＝0～2，当n＝0时，u0,v0分别为地面东西、南北风速，cx,cy分别为风暴移动东西、南北向速度，取所有计算网格点的东西、南北风速的均值。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述步骤4，将需要飑线风预警的输电线路按照气象数值预报网格进行分段，具体为：以3*3公里气象数值预报网格为划分依据，对整条需要飑线风预警的输电线路分段，使每个分段的输电线路都有一个气象数值预报网格与之对应。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述气象数值预报网格按气压层分为四层，包括近地面层、850Hpa层、700Hpa层、500Hpa层，每个网格有四个端点。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述根据预测时间的风预报值，对输电线路每个分段所在网格的四个端点进行计算，判断该段线路是否在飑线影响范围内，具体步骤包括：
将网格上四个端点分别按下列步骤计算a)、b)两个条件：
a)条件：网格上一个端点500Hpa和700Hpa两层向量风合成矢量风判断矢量风方向是否向下，如方向向下，按照余弦定理计算向量的风速是否大于20m/s；
式中，是合成后的风速，D是之间的方向夹角；
b)条件：网格与a)条件中同一个端点的850Hpa和近地面层的向量风 合成矢量风判断矢量风的风速是否大于18m/s：
式中，是合成后的风速，D'是之间的方向夹角；
网格上四个端点中只要有两个及以上的端点同时满足条件a)、b)，则表示该线路在飑线影响范围内。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路飑线风预警方法，其特征是：所述网格上有未来1-36小时的逐小时矢量风预报值。
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