輸電線路桿塔的在當前時次的溫度、相對濕度、降水量、風速、氣壓和溫濕度廓線，插值過程 中，降水量和風速采用反距離權重法插值，氣壓用一元線性回歸法，氣溫和相對濕度采用于 貴瑞等人在《中國陸地生態(tài)系統(tǒng)空間化信息研究圖集(氣候要素分卷)》(氣象出版社，2004) 中提出的基于趨勢面分析的插值方法，溫濕度廓線W數(shù)值天氣預報模式產(chǎn)品為基礎，通過 時間線性插值、空間雙線性插值方法獲?。?br>[0051] C、如圖2所示，根據(jù)步驟B中當前時次的地面溫度To、降水量R、相對濕度Η、氣壓、地 面~40化pa各等壓面的溫度和相對濕度，判斷當前時次所處的覆冰階段類型，是處于覆冰 增長階段、覆冰脫落階段還是覆冰維持階段，具體為；
[0052] 1)、降水天氣下（降水量^ 0.05mm)，計算地面濕球溫度W及水凝物到達地面時的 冰晶率(ice打action);如果濕球溫度含1.0°C且冰晶率含0.85，則當前時次為覆冰增長階 段，覆冰增長類型為雨艙覆冰;否則，如果冰晶率〉〇. 85則當前時次為覆冰維持階段，其它情 況下為覆冰脫落階段的熱力融冰類型；
[0055]其中，I為水凝物到達地面時的冰晶率，N為降水形成層與地面之間的等壓面層數(shù)， dl為冰晶率的變化值，Pn和Pn-1分別是第(n-1)和第(η)層的氣壓；馬和:?分別是(n-1)~ (η)層間的平均濕球溫度和相對濕度，護為經(jīng)驗系數(shù)化/=0.045°C);
[0化6] 2)、非降水天氣條件下（降水量<0.05mm)，如果-1(TC含溫度含rC且相對濕度> 90%，則當前時次為覆冰增長階段，覆冰增長類型為霧艙結冰;否則，如果溫度<-10°C或相 對濕度<60%，則為覆冰脫落階段的升華脫冰類型；如果溫度〉0°C，則為覆冰脫落階段的熱 力融冰類型;其它情況下為覆冰維持階段；
[0057] D、根據(jù)步驟C的判斷結果，采用不同的方法計算當前時次的覆冰重量變化量dMt: [005引1)、覆冰維持階段的變化量為0，即dMt = 0;
[0059] 2)、雨艙覆冰的增長量計算方法為：
[0065] 其中，歡為當前時次標準冰厚增長量，Pi是冰的密度，取0.9g · cnf3;Pw是水的 密度，取1 .Og · cnf3，P和V分別為降水強度(mm/h)和風速(m/s) 為前一時次的覆冰 導線直徑；Γ I和Γ T分別為冰晶率和濕球溫度的權重函數(shù);I為水凝物到達地面時的冰晶率， lu和Ii分別為冰晶率的上、下限，取0.85和0.05; Tw為地面濕球溫度，Tu和Τι分別為濕球溫度 的上、下限闊值，取1. 〇°C和0.0°C ;
[0066] 3)、霧艙覆冰的增長量計算方法為：
[0067] dMt = 3600aia2a3WvDt-i
[00側其中w為液態(tài)含水量(g.m-3)，日2為收集率(02 = 1)，日3為凍結率(03 = 1)，碰撞率αι用 下列公式來計算：
[0076] 其中，d為液滴中值體積直徑(皿），Pa為空氣密度(g · πΓ3)，μ為空氣絕對粘度(Ν · S · m_2);
[0077] 4)熱力融冰量計算方法為：
[007引 dMt = -87-80Tt
[0079] 其中，Tt為當前時次的氣溫rC);
[0080] 5)升華脫冰的計算方法為:dMt = 7。
[0081 ] E、當前時次的覆冰導線直徑Dt(mm)、重量Mt(g)和標準冰厚bt(mm)分別為：
[0085] 其中，導線的直徑為Do(mm)，前一時次的覆冰導線直徑和重量分別為Dt-i和Mt-i，當 前時次的覆冰重量變化量為dMt,Pt為當前時次的覆冰密度
（0.2g · cnf3 < 化<0.9邑《畑1-3)。
[0086] F、令下一時次為當前時次，即* = *+1，1*-1=1*，瓜-1 = 0*，重復步驟6~6，循環(huán)計算 導線覆冰重量，覆冰直徑和標準冰厚，直到給定的模擬終止時次，即t = tl為止。
[0087] 具體案例
[008引 2013年1月3~8日，浙江出現(xiàn)大范圍的雨雪冰凍天氣，1月5~8日，浙江境內(nèi)24條 llOkV及W上輸電線路陸續(xù)而出現(xiàn)跳閩、斷線等事故，給電網(wǎng)運行造成不利影響。利用輸電 線路精細化覆冰模型模擬了浙江省27個導線拉力監(jiān)測點在2013年1月1~10日的覆冰狀況 并對結果進行驗證。
[0089] 2013年1月1~10日期間運27個模擬導線拉力監(jiān)測點沒有氣象觀測資料。因此W浙 江境內(nèi)的1900多個自動氣象觀測站2013年1月1~10日的逐小時平均溫度、相對濕度、降水 量、風速和氣壓數(shù)據(jù)為基礎，經(jīng)過數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和空間插補得到27個拉力監(jiān)測點的逐時氣 象數(shù)據(jù)。同時，通過時間線性插值和空間線性插值從數(shù)值天氣預報模式產(chǎn)品中提取出監(jiān)測 點的400~lOOOhpa的溫濕廓線。
[0090] 假設2013年1月1日0時的各監(jiān)測點的覆冰重量為0,覆冰導線直徑為模擬導線的直 徑。把監(jiān)測點的逐時地面氣象要素和400~lOOOhpa的溫濕廓線作為輸入值，用覆冰過程模 型計算出逐時覆冰重量、覆冰導線直徑和標準冰厚。并利用監(jiān)測點的標準冰厚觀測值對模 型進行驗證(表1)。結果顯示逐時標準冰厚觀測值與模擬值比較相符，決定系數(shù)R2為0.5209 ~0.9287(平均0.8093)，均方根誤差RMSE為0.1~2.4mm(平均0.8mm)。電線積冰期間，監(jiān)測 點出現(xiàn)的最大標準冰厚觀測值與模擬值之間相差-1.7~2.4mm(平均0.5mm)。
[0091] 圖3給出其中10個監(jiān)測點的逐時標準冰厚變化曲線?？蒞看出，模擬值隨時間的變 化趨勢與觀測值基本一致，但是具體數(shù)據(jù)有一定差異。運主要是因為模型計算結果是網(wǎng)格 平均值，而監(jiān)測點通常位于山脊、班口等積冰易發(fā)，但水平代表性有限的地區(qū)。另一方面， 模型計算的是10m高度的標準冰厚，可導線拉力監(jiān)測裝置的架設高度通常大于20m，運些都 會造成觀測和模擬結果的不同。但總體上來說，模型還是較好地模擬了電線積冰過程中的 標準冰厚變化。
[0092] 表1.逐時標準冰厚觀測值與模擬值的統(tǒng)計分析
[0093]
[0094] W上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術特征并不局限于此，任何本 領域的技術人員在本發(fā)明的領域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
【主權項】
1. 輸電線路精細化覆冰模型建立方法，其特征在于:包括以下步驟： A、 根據(jù)周邊氣象臺站的小時氣象觀測數(shù)據(jù)以及數(shù)值天氣預報模式結果，提取輸電線路 桿塔點的小時平均溫度、相對濕度、降水量、風速和溫濕度垂直廓線數(shù)據(jù)； B、 根據(jù)步驟A中的氣象要素，判斷當前時次所處的覆冰階段和覆冰類型，是處于是雨凇 覆冰增長、霧凇覆冰增長、熱力融冰、升華脫冰，還是覆冰維持階段； C、 根據(jù)步驟B中的覆冰階段和覆冰類型，計算覆冰重量變化量； D、 根據(jù)步驟C得出的覆冰重量變化量，以及前一時次的覆冰重量和覆冰導線直徑，計算 當前時次的覆冰重量、覆冰導線直徑和標準冰厚。2. 如權利要求1所述的輸電線路精細化覆冰模型建立方法，其特征在于：步驟B中根據(jù) 當前時次的地面溫度、降水量、相對濕度、氣壓、溫濕度垂直廓線，判別當前時次所屬的覆冰 階段以及覆冰增長或脫落的類型，具體為： 1) 、降水天氣下（降水量2 0.05mm)，計算地面濕球溫度以及水凝物到達地面時的冰晶 率（ice fraction);如果濕球溫度< 1.0°C且冰晶率< 0.85，則當前時次為覆冰增長階段， 覆冰增長類型為雨凇覆冰;否則，如果冰晶率>〇. 85則當前時次為覆冰維持階段，其它情況 下為覆冰脫落階段的熱力融冰類型；其中，I為水凝物到達地面時的冰晶率，N為降水形成層與地面之間的等壓面層數(shù)，dl為 冰晶率的變化值，PJPPh分別是第(η-l)和第(η)層的氣壓；巧,和4分別是(η-l)~(η)層 間的平均濕球溫度和相對濕度，f為經(jīng)驗系數(shù)(V =0.045°C); 2) 、非降水天氣條件下（降水量〈0.05mm)，如果-10°C <溫度< 1°C且相對濕度2 90%， 則當前時次為覆冰增長階段，覆冰增長類型為霧凇結冰;否則，如果溫度<-l〇°C或相對濕度 〈60%，則為覆冰脫落階段的升華脫冰類型；如果溫度>0°C，則為覆冰脫落階段的熱力融冰 類型;其它情況下為覆冰維持階段。3. 如權利要求1所述的輸電線路精細化覆冰模型建立方法，其特征在于:覆冰重量變化 量的計算方法:根據(jù)步驟B的判斷結果，采用不同的方法計算小時覆冰變化量dM t: 1) 、覆冰維持階段的變化量為〇，即dMt = 0; 2) 、雨淞期間的覆冰增長量dMt為：其中，為當前時次標準冰厚增長量，Dt-Kmm)為前一時次的覆冰導線直徑;Pl是冰 的密度，取〇.9g · cnf3;Pw是水的密度，取l.〇g · cnf3，P和V分別為降水強度(mm/h)和風速(m/ s); Γ :和Γ τ分別為冰晶率和濕球溫度的權重函數(shù)，I為水凝物到達地面時的冰晶率，IjPh 分別為冰晶率的上、下限，取〇. 85和0.05，Tw為地面濕球溫度，Tu和Τι分別為濕球溫度的上、 下限閾值，取l.〇°C和0.0°C; 3) 、霧凇覆冰的增長量計算方法為： dMt = 360〇aia2a3WvDt-i 其中，W為液態(tài)含水量(g.nf3) 為碰撞率，a2為收集率(a2=l)，a3為凍結率(a 3 = l); 4) 熱力融冰量計算方法為:dMt = -87_80Tt 其中，Tt為當前時次的氣溫(°C); 5) 升華脫冰的計算方法為:dMt = 7。4.如權利要求3所述的輸電線路精細化覆冰模型建立方法，其特征在于：當前時次的覆 冰導線直徑Dt(mm)、重量Mt(g)和標準冰厚bt(mm)分別為：其中，導線的直徑為Do(mm)，前一時次的覆冰導線直徑和重量分別為Dt-jPMu，當前時 次的覆冰重量變化量為dMt，pt為當前時次的覆冰密度，Α 丨（0.2g · cnf3 < pt < 0 · 9g · cm-3) 〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了輸電線路精細化覆冰模型建立方法，包括以下步驟：提取輸電線路桿塔點在的小時平均溫度、相對濕度、降水量、風速和溫濕垂直廓線數(shù)據(jù)；根據(jù)氣象要素，判斷當前時次所處的覆冰階段類型，是處于覆冰增長階段、覆冰脫落階段還是覆冰維持階段；根據(jù)不同的覆冰階段計算出覆冰重量、覆冰導線直徑和標準冰厚。本發(fā)明的優(yōu)點是：可以提供輸電線路諸多關鍵氣象要素產(chǎn)品的精細化可靠分析產(chǎn)品，給出區(qū)域內(nèi)差異化的覆冰厚度估測產(chǎn)品，應用于輸電線路人工巡線安排計劃，統(tǒng)籌集約，降低運維成本，提升線路運維效率；提供更為合理的輸電線路覆冰厚度區(qū)劃方案，結合線路建設成本，提升經(jīng)濟效益。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105631115
【申請?zhí)枴緾N201510995386
【發(fā)明人】岳平, 姜文東, 鄧芳萍, 姜瑜君, 李穎, 康麗莉, 王燦燦, 劉巖, 趙漢鷹, 初金良, 蘇良智, 許宇奏, 徐清波, 吳建靈
【申請人】國網(wǎng)浙江省電力公司麗水供電公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月25日