输电线路杆塔的在当前时次的溫度、相对湿度、降水量、风速、气压和溫湿度廓线，插值过程 中，降水量和风速采用反距离权重法插值，气压用一元线性回归法，气溫和相对湿度采用于 贵瑞等人在《中国陆地生态系统空间化信息研究图集(气候要素分卷)》(气象出版社，2004) 中提出的基于趋势面分析的插值方法，溫湿度廓线W数值天气预报模式产品为基础，通过 时间线性插值、空间双线性插值方法获取；
[0051] C、如图2所示，根据步骤B中当前时次的地面溫度To、降水量R、相对湿度Η、气压、地 面~40化pa各等压面的溫度和相对湿度，判断当前时次所处的覆冰阶段类型，是处于覆冰 增长阶段、覆冰脱落阶段还是覆冰维持阶段，具体为；
[0052] 1)、降水天气下（降水量^ 0.05mm)，计算地面湿球溫度W及水凝物到达地面时的 冰晶率(ice打action);如果湿球溫度含1.0°C且冰晶率含0.85，则当前时次为覆冰增长阶 段，覆冰增长类型为雨舱覆冰;否则，如果冰晶率〉〇. 85则当前时次为覆冰维持阶段，其它情 况下为覆冰脱落阶段的热力融冰类型；
[0055]其中，I为水凝物到达地面时的冰晶率，N为降水形成层与地面之间的等压面层数， dl为冰晶率的变化值，Pn和Pn-1分别是第(n-1)和第(η)层的气压；馬和:?分别是(n-1)~ (η)层间的平均湿球溫度和相对湿度，护为经验系数化/=0.045°C);
[0化6] 2)、非降水天气条件下（降水量<0.05mm)，如果-1(TC含溫度含rC且相对湿度> 90%，则当前时次为覆冰增长阶段，覆冰增长类型为雾舱结冰;否则，如果溫度<-10°C或相 对湿度<60%，则为覆冰脱落阶段的升华脱冰类型；如果溫度〉0°C，则为覆冰脱落阶段的热 力融冰类型;其它情况下为覆冰维持阶段；
[0057] D、根据步骤C的判断结果，采用不同的方法计算当前时次的覆冰重量变化量dMt: [005引1)、覆冰维持阶段的变化量为0，即dMt = 0;
[0059] 2)、雨舱覆冰的增长量计算方法为：
[0065] 其中，歡为当前时次标准冰厚增长量，Pi是冰的密度，取0.9g · cnf3;Pw是水的 密度，取1 .Og · cnf3，P和V分别为降水强度(mm/h)和风速(m/s) 为前一时次的覆冰 导线直径；Γ I和Γ T分别为冰晶率和湿球溫度的权重函数;I为水凝物到达地面时的冰晶率， lu和Ii分别为冰晶率的上、下限，取0.85和0.05; Tw为地面湿球溫度，Tu和Τι分别为湿球溫度 的上、下限阔值，取1. 〇°C和0.0°C ;
[0066] 3)、雾舱覆冰的增长量计算方法为：
[0067] dMt = 3600aia2a3WvDt-i
[00側其中w为液态含水量(g.m-3)，日2为收集率(02 = 1)，日3为冻结率(03 = 1)，碰撞率αι用 下列公式来计算：
[0076] 其中，d为液滴中值体积直径(皿），Pa为空气密度(g · πΓ3)，μ为空气绝对粘度(Ν · S · m_2);
[0077] 4)热力融冰量计算方法为：
[007引 dMt = -87-80Tt
[0079] 其中，Tt为当前时次的气溫rC);
[0080] 5)升华脱冰的计算方法为:dMt = 7。
[0081 ] E、当前时次的覆冰导线直径Dt(mm)、重量Mt(g)和标准冰厚bt(mm)分别为：
[0085] 其中，导线的直径为Do(mm)，前一时次的覆冰导线直径和重量分别为Dt-i和Mt-i，当 前时次的覆冰重量变化量为dMt,Pt为当前时次的覆冰密度
（0.2g · cnf3 < 化<0.9邑《畑1-3)。
[0086] F、令下一时次为当前时次，即* = *+1，1*-1=1*，瓜-1 = 0*，重复步骤6~6，循环计算 导线覆冰重量，覆冰直径和标准冰厚，直到给定的模拟终止时次，即t = tl为止。
[0087] 具体案例
[008引 2013年1月3~8日，浙江出现大范围的雨雪冰冻天气，1月5~8日，浙江境内24条 llOkV及W上输电线路陆续而出现跳闽、断线等事故，给电网运行造成不利影响。利用输电 线路精细化覆冰模型模拟了浙江省27个导线拉力监测点在2013年1月1~10日的覆冰状况 并对结果进行验证。
[0089] 2013年1月1~10日期间运27个模拟导线拉力监测点没有气象观测资料。因此W浙 江境内的1900多个自动气象观测站2013年1月1~10日的逐小时平均溫度、相对湿度、降水 量、风速和气压数据为基础，经过数据质量控制和空间插补得到27个拉力监测点的逐时气 象数据。同时，通过时间线性插值和空间线性插值从数值天气预报模式产品中提取出监测 点的400~lOOOhpa的溫湿廓线。
[0090] 假设2013年1月1日0时的各监测点的覆冰重量为0,覆冰导线直径为模拟导线的直 径。把监测点的逐时地面气象要素和400~lOOOhpa的溫湿廓线作为输入值，用覆冰过程模 型计算出逐时覆冰重量、覆冰导线直径和标准冰厚。并利用监测点的标准冰厚观测值对模 型进行验证(表1)。结果显示逐时标准冰厚观测值与模拟值比较相符，决定系数R2为0.5209 ~0.9287(平均0.8093)，均方根误差RMSE为0.1~2.4mm(平均0.8mm)。电线积冰期间，监测 点出现的最大标准冰厚观测值与模拟值之间相差-1.7~2.4mm(平均0.5mm)。
[0091] 图3给出其中10个监测点的逐时标准冰厚变化曲线。可W看出，模拟值随时间的变 化趋势与观测值基本一致，但是具体数据有一定差异。运主要是因为模型计算结果是网格 平均值，而监测点通常位于山脊、班口等积冰易发，但水平代表性有限的地区。另一方面， 模型计算的是10m高度的标准冰厚，可导线拉力监测装置的架设高度通常大于20m，运些都 会造成观测和模拟结果的不同。但总体上来说，模型还是较好地模拟了电线积冰过程中的 标准冰厚变化。
[0092] 表1.逐时标准冰厚观测值与模拟值的统计分析
[0093]
[0094] W上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本 领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
【主权项】
1. 输电线路精细化覆冰模型建立方法，其特征在于:包括以下步骤： A、 根据周边气象台站的小时气象观测数据以及数值天气预报模式结果，提取输电线路 杆塔点的小时平均温度、相对湿度、降水量、风速和温湿度垂直廓线数据； B、 根据步骤A中的气象要素，判断当前时次所处的覆冰阶段和覆冰类型，是处于是雨凇 覆冰增长、雾凇覆冰增长、热力融冰、升华脱冰，还是覆冰维持阶段； C、 根据步骤B中的覆冰阶段和覆冰类型，计算覆冰重量变化量； D、 根据步骤C得出的覆冰重量变化量，以及前一时次的覆冰重量和覆冰导线直径，计算 当前时次的覆冰重量、覆冰导线直径和标准冰厚。2. 如权利要求1所述的输电线路精细化覆冰模型建立方法，其特征在于：步骤B中根据 当前时次的地面温度、降水量、相对湿度、气压、温湿度垂直廓线，判别当前时次所属的覆冰 阶段以及覆冰增长或脱落的类型，具体为： 1) 、降水天气下（降水量2 0.05mm)，计算地面湿球温度以及水凝物到达地面时的冰晶 率（ice fraction);如果湿球温度< 1.0°C且冰晶率< 0.85，则当前时次为覆冰增长阶段， 覆冰增长类型为雨凇覆冰;否则，如果冰晶率>〇. 85则当前时次为覆冰维持阶段，其它情况 下为覆冰脱落阶段的热力融冰类型；其中，I为水凝物到达地面时的冰晶率，N为降水形成层与地面之间的等压面层数，dl为 冰晶率的变化值，PJPPh分别是第(η-l)和第(η)层的气压；巧,和4分别是(η-l)~(η)层 间的平均湿球温度和相对湿度，f为经验系数(V =0.045°C); 2) 、非降水天气条件下（降水量〈0.05mm)，如果-10°C <温度< 1°C且相对湿度2 90%， 则当前时次为覆冰增长阶段，覆冰增长类型为雾凇结冰;否则，如果温度<-l〇°C或相对湿度 〈60%，则为覆冰脱落阶段的升华脱冰类型；如果温度>0°C，则为覆冰脱落阶段的热力融冰 类型;其它情况下为覆冰维持阶段。3. 如权利要求1所述的输电线路精细化覆冰模型建立方法，其特征在于:覆冰重量变化 量的计算方法:根据步骤B的判断结果，采用不同的方法计算小时覆冰变化量dM t: 1) 、覆冰维持阶段的变化量为〇，即dMt = 0; 2) 、雨淞期间的覆冰增长量dMt为：其中，为当前时次标准冰厚增长量，Dt-Kmm)为前一时次的覆冰导线直径;Pl是冰 的密度，取〇.9g · cnf3;Pw是水的密度，取l.〇g · cnf3，P和V分别为降水强度(mm/h)和风速(m/ s); Γ :和Γ τ分别为冰晶率和湿球温度的权重函数，I为水凝物到达地面时的冰晶率，IjPh 分别为冰晶率的上、下限，取〇. 85和0.05，Tw为地面湿球温度，Tu和Τι分别为湿球温度的上、 下限阈值，取l.〇°C和0.0°C; 3) 、雾凇覆冰的增长量计算方法为： dMt = 360〇aia2a3WvDt-i 其中，W为液态含水量(g.nf3) 为碰撞率，a2为收集率(a2=l)，a3为冻结率(a 3 = l); 4) 热力融冰量计算方法为:dMt = -87_80Tt 其中，Tt为当前时次的气温(°C); 5) 升华脱冰的计算方法为:dMt = 7。4.如权利要求3所述的输电线路精细化覆冰模型建立方法，其特征在于：当前时次的覆 冰导线直径Dt(mm)、重量Mt(g)和标准冰厚bt(mm)分别为：其中，导线的直径为Do(mm)，前一时次的覆冰导线直径和重量分别为Dt-jPMu，当前时 次的覆冰重量变化量为dMt，pt为当前时次的覆冰密度，Α 丨（0.2g · cnf3 < pt < 0 · 9g · cm-3) 〇
【专利摘要】本发明公开了输电线路精细化覆冰模型建立方法，包括以下步骤：提取输电线路杆塔点在的小时平均温度、相对湿度、降水量、风速和温湿垂直廓线数据；根据气象要素，判断当前时次所处的覆冰阶段类型，是处于覆冰增长阶段、覆冰脱落阶段还是覆冰维持阶段；根据不同的覆冰阶段计算出覆冰重量、覆冰导线直径和标准冰厚。本发明的优点是：可以提供输电线路诸多关键气象要素产品的精细化可靠分析产品，给出区域内差异化的覆冰厚度估测产品，应用于输电线路人工巡线安排计划，统筹集约，降低运维成本，提升线路运维效率；提供更为合理的输电线路覆冰厚度区划方案，结合线路建设成本，提升经济效益。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105631115
【申请号】CN201510995386
【发明人】岳平, 姜文东, 邓芳萍, 姜瑜君, 李颖, 康丽莉, 王灿灿, 刘岩, 赵汉鹰, 初金良, 苏良智, 许宇奏, 徐清波, 吴建灵
【申请人】国网浙江省电力公司丽水供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月25日