电网气象监测数据应用于精细化气象预报的评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力监测技术领域，具体地，涉及电网气象监测数据应用于精细化气象预报的评估方法。
【背景技术】
[0002]目前，电网初步建成了覆盖全网的输变电设备状态监测系统，对灾害多发区的重要线路实现了温度、湿度、风速、雨量等环境参数的监测。同时，各地电力公司与气象局、科研部门合作，建立了多个气象预报预警信息平台。但是，各地建立的气象预报预警平台，多是仅利用气象部门掌握的数据进行气象预报，并未将输变电设备状态监测系统积累的大量电网周边气象环境数据应用到预报中来。
[0003]公开号为CN102982658A的中国专利“基于精细化气象预报信息的电力基建气象灾害预警方法和系统”，公开了一种基于精细化气象预报信息的电力基建气象灾害预警方法，包括:接收精细化气象预报信息;根据基建地点的地理位置，从所述精细化气象预报信息中计算相应的气象预报值；比较所述气象环境值和基建项目的防灾参数阈值，生成气象灾害信息;根据气象灾害信息从气象灾害预想数据库中查询防灾策略信息；发送气象灾害预警信息和防灾策略信息。该发明的优势在于，实现了对灾害的自动识别、自动匹配应急方案和自动发布预警。
[0004]中尺度气象是现代气象科学中发展迅速的一个重要分支，它所研究的大气中尺度运动，关系到区域重要灾害性天气的发现和预防。其中的一方面是通过中尺度数值模式，对中尺度天气过程进行深入的模拟研究和预报试验。随着近年来计算机技术的迅速发展，中尺度数值模式已日趋成熟。中尺度数值气象预报模式有许多，例如WRF计算系统(MesoscaleModel5)是目前国内外应用较为广泛的模式。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种将输变电设备状态监测系统采集的电网气象数据应用到精细化气象预报技术中的评估方法。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
电网气象监测数据应用于精细化气象预报的评估方法，包括以下步骤:
S1、实验方案设计:包括以下4个方案:
方案1:以NCEP预报场资料做背景场，不做任何观测资料同化，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象；
方案2:以NCEP预报场资料做背景场，并同化气象探空资料，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象，同化时段为96小时；
方案3:以NCEP预报场资料做背景场，并同化气象探空资料和电网气象观测资料，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象，同化时段为24小时；
方案4:以NCEP预报场资料做背景场，并同化气象探空资料和电网气象观测资料，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象，同化时段为96小时。
[0007]所述的NCEP预报场资料是指美国国家环境预报中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)提供的FNL全球分析资料(Final Operat1nal Global Analysis)，从美国国家大气研究中心管理的研究数据档案库中下载获得。
[0008]所述的电网气象观测资料为电网沿线实测站点的输变电设备状态监测系统采集的电网气象数据。
[0009]所述的数值天气预报模式为WRF模式。
[0010]WFR模式的具体设置为:
采用三重嵌套，其最外层网格格点数为90X60，水平格距为27km，中间层网格格点数为72X72，水平格距为9km，最内层网格格点数为90X90，水平格距为3km，垂直方向都分成层37层，模式顶气压为lOOhpa。
[0011]S2、精细化气象预报准确性评估:将电网沿线实测站点实测值与上述设计的实验方案的模拟值进行对比评估，从而选取偏差最小、预报最准确的数值模拟方案。
[0012]所述的步骤S2中具体评估内容包括:
521、风速:计算电网沿线实测站点实测值与上述设计的实验方案的模拟值间的相关系数R、符合指数Ι0Α、均方根误差RMSE、标准化平均偏差NMB及标准化平均误差NME;
522、风向:计算电网沿线实测站点实测值与上述设计的实验方案的模拟值间的相关系数R、符合指数Ι0Α、均方根误差RMSE;
523、温度:计算电网沿线实测站点实测值与上述设计的实验方案的模拟值间的相关系数R、符合指数Ι0Α、均方根误差RMSE、标准化平均偏差NMB及标准化平均误差NME;
524、相对湿度:计算电网沿线实测站点实测值与上述设计的实验方案的模拟值间的相关系数R、符合指数Ι0Α、均方根误差RMSE、标准化平均偏差NMB及标准化平均误差NME;
525、根据S21?S24得到的结果，分析评估数值模拟结果与电网沿线实测站点实测值的偏差程度，从而选取偏差最小、预报最准确的数值模拟方案。
[0013]上述S21?S24中各参数值的计算方法采用现有常规计算方法。
[0014]评价优劣就是比较偏差大小，相关系数R最大、符合指数Ι0Α最大、均方根误差RMSE最小、标准化平均偏差NMB最小、标准化平均误差NME最小可作为评估标准，通常用标准化平均误差NMB最小作为判据，最小就最佳。
[0015]本发明将输变电设备状态监测系统采集的电网气象数据，作为气象预报的基础同化数据，应用到WRF模式(Weather Research and Forecasting Model，天气研究与预报模式)的区域精细化气象预报技术中，提高了预报准确度;为数值模式优化工作积累了一定经验，更好的利用中尺度模式提供电网微气象服务。
[0016]综上，本发明的有益效果是:
本发明将输变电设备状态监测系统采集的电网气象数据，应用到精细化气象预报技术中，一方面作为气象预报的基础同化数据，另一方面，利用电网气象监测数据检验精细化气象预报准确性。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的同化试验方案； 图2是本发明实施例的WRF网格3层嵌套设置示意图；
图3是本发明实施例的电网微气象实测点信息；
图4是本发明实施例的模式模拟风速结果与实测值的统计指标对比；
图5是本发明实施例的模式模拟风向结果与实测值的统计指标对比；
图6是本发明实施例的模式模拟温度结果与实测值的统计指标对比；
图7是本发明实施例的模式模拟相对湿度结果与实测值的统计指标对比。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0019]实施例:
电网气象监测数据应用于精细化气象预报的评估方法，包括以下步骤:
S1、实验方案设计:
为了解WRF模式对电网沿线的微气象的预测能力，以及观测资料各要素在现有同化系统中对数值预报有何影响，本实施例设计了 4个方案，如图1所示:
方案1:以NCEP预报场资料做背景场，不做任何观测资料同化，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象；
方案2:以NCEP预报场资料做背景场，并同化气象探空资料，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象，同化时段为96小时；
方案3:以NCEP预报场资料做背景场，并同化气象探空资料和电网气象观测资料，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象，同化时段为24小时；
方案4:以NCEP预报场资料做背景场，并同化气象探空资料和电网气象观测资料，利用数值天气预报模式模拟电网沿线气象，同化时段为96小时。
[0020]所述的数值天气预报模式为WRF模式，本实施例采用3.5版WRF三维变分同化系统和模式;如图2所示，WFR模式的具体设置为:
采用三重嵌套，其最外层网格格点数为90X60，水平格距为27km，中间层网格格点数为72X72，水平格距为9km，最内层网格格点数为90X90，水平格距为3km，垂直方向都分成层37层，模式顶气压为100