一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法
【专利摘要】本发明公开一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法,首先，利用电网历史大风故障数据和多普勒天气雷达回波强度资料，计算电网对流致灾大风临界回波强度，统计电网对流致灾大风分月逐时分布，根据电网对流致灾大风故障平均损失确定电网对流致灾大风区域风险，作为电网对流致灾大风预警背景场；然后，利用实时多普勒天气雷达回波资料，预测对流致灾大风发展趋势，确定电网对流致灾大风预测位置；结合数值预报风速数据，评价预测区域对流致灾大风预警等级；最后，根据电网对流致灾大风预测路径和预警等级，定向发布电网对流致灾大风预警信息。本发明的方法能够实现对电网对流致灾大风天气的精细化预警，指导专业人员开展电网运维工作。
【专利说明】-种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，属于电力系 统的气象预警【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 电网对流致灾大风是指对电网安全稳定运行有严重威胁，对电网设施造成重大损 害的强对流大风天气，主要包括飑线、龙卷、阵风锋等灾害性天气。近年来，因对流致灾大风 天气导致的电网故障时有发生，电网公司高度重视对流致灾大风天气的防治工作。
[0003]目前，电网对流致灾大风预警方法大多采用确定性评价方法，该类方法存在诸多 不足之处。一类方法是直接引用气象部门大风预警信息，气象部门大风预警按照红出小时 可能受12级以上大风影响）、橙阳小时可能受10级以上大风影响）、黄（12小时可能受8 级以上大风影响）、蓝（24小时内可能受6级以上大风影响）四级预警体系进行分级，该分 级标准未考虑与电网故障的关系，并不适用于电网大风灾害预警；另一类方法是利用风速 预测信息，采用电力设备设计标准中最大可承受风速来作为预警临界值，但电网故障往往 是受多因素影响，该方法忽略了设备运行情况等其它影响因素，考虑欠妥。
[0004] 随着电网故障历史数据的积累，目前还存在利用某地区历史大风灾害发生情况概 率统计数据，对该地区大风灾害进行预警，但该方法仅考虑了大风灾害发生的可能性，未考 虑该灾害对电网造成的具体后果，采用此方法扩大了预警区域范围，增加了运维工作难度。
[0005] 随着电网规模的不断扩大，电网受对流天气的影响也越来越大，仅靠传统的气象 部门预警信息不能满足电网安全运行的要求。多普勒雷达是目前世界上最先进的雷达系 统，相较于传统天气雷达，多普勒雷达能够监测到位于垂直地面8-12公里的高空中的对流 云层的生成和变化，判断云的移动速度，天气预报的精确度比以前将会有较大提高。多普勒 天气雷达的工作原理即以多普勒效应为基础，具体表现为：当降水粒子相对雷达发射波束 相对运动时，可以测定接收信号与发射信号的高频频率之间存在的差异，从而得出所需的 信息。运用这种原理，可以测定散射体相对于雷达的速度，在一定条件下反演出大气风场、 气流垂直速度的分布以及湍流情况等。因此，开展基于多普勒气象雷达的电网致灾大风预 警研究能够有效指导电网规划、运行、检修、建设等，保障电网的安全稳定运行。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是克服现有电网对流致灾大风预警方法所存在的不 足，提供一种创新的、实用性更强的基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，能 够实现对电网对流致灾大风天气的精细化预警。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
[0008] -种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，包括以下步骤：
[0009] (1)利用电网历史对流大风故障发生时间和地点的多普勒天气雷达回波强度资 料，计算电网对流致灾大风临界回波强度；
[0010] (2)统计电网对流致灾大风分月逐时分布，确定电网对流致灾大风历史发生区域， 并根据该区域内同时刻电网历史故障，计算电网对流致灾大风区域风险；所述电网对流致 灾大风发生区域是指该时间区域内回波强度超过临界回波强度的回波区域；
[0011] (3)结合地理经纬度信息，将电网对流致灾大风发生风险区域分布图叠加到电网 地理信息系统灾害预警背景图上，作为电网对流致灾大风预警背景场；
[0012] (4)利用实时多普勒天气雷达回波资料，根据趋势外推法预测多普勒雷达回波趋 势；
[0013] (5)根据对流致灾大风区域风险和数值预报风速，确定区域内电网对流致灾大风 预警等级；
[0014] (6)根据所述步骤（4)雷达回波预测路径确定电网对流致灾大风预警区域，并根 据所述步骤（5)电网对流致灾大风预警等级定向发布电网对流致灾大风预警信息。
[0015] 前述的步骤（1)中，电网对流致灾大风临界回波强度按照出现对流大风故障时， 回波强度超过电网对流致灾大风临界回波强度的概率不小于95%的置信区间计算得出。
[0016] 前述的步骤（2)中，对流致灾大风逐时分布按照分月24小时时间区间进行统计， 统计资料分为12个月24个小时，共288个时间断面。
[0017] 前述的步骤（2)中，电网对流致灾大风区域风险为统计期内对流致灾大风发生时 所造成的平均电网损失Risk，计算公式如下 ：
[0018]
【权利要求】
1. 一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 利用电网历史对流大风故障发生时间和地点的多普勒天气雷达回波强度资料，计 算电网对流致灾大风临界回波强度； (2) 统计电网对流致灾大风分月逐时分布，确定电网对流致灾大风历史发生区域，并根 据该区域内同时刻电网历史故障，计算电网对流致灾大风区域风险；所述电网对流致灾大 风发生区域是指该时间区域内回波强度超过临界回波强度的回波区域； (3) 结合地理经纬度信息，将电网对流致灾大风发生风险区域分布图叠加到电网地理 信息系统灾害预警背景图上，作为电网对流致灾大风预警背景场； (4) 利用实时多普勒天气雷达回波资料，根据趋势外推法预测多普勒雷达回波趋势； (5) 根据对流致灾大风区域风险和数值预报风速，确定区域内电网对流致灾大风预警 等级； (6) 根据所述步骤（4)雷达回波预测路径确定电网对流致灾大风预警区域，并根据所 述步骤（5)电网对流致灾大风预警等级定向发布电网对流致灾大风预警信息。
2. 根据权利要求1所述的一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，其 特征在于：所述步骤（1)中，电网对流致灾大风临界回波强度按照出现对流大风故障时，回 波强度超过电网对流致灾大风临界回波强度的概率不小于95%的置信区间计算得出。
3. 根据权利要求1所述的一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，其 特征在于：所述步骤（2)中，对流致灾大风逐时分布按照分月24小时时间区间进行统计，统 计资料分为12个月24个小时，共288个时间断面。
4. 根据权利要求1所述的一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，其 特征在于：所述步骤（2)中，电网对流致灾大风区域风险为统计期内对流致灾大风发生时 所造成的平均电网损失Risk，计算公式如下 ：
⑴ 其中，N为统计期内对流致灾大风发生次数，c(i)为统计期内第i次对流致灾大风发生 时电网损失程度。
5. 根据权利要求1所述的一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，其 特征在于：所述步骤（5)中，电网对流致灾大风预警等级是根据电网对流致灾大风预警指 标进行评价，所述电网对流致灾大风预警指标计算公式如下： Lpower = Kw · Risk (11) 其中，Lp_是电网对流致灾大风预警指标，Kw是预测风速系数； 所述电网对流致灾大风预警等级根据LPOT"的具体数值确定：若LPOT" = 0,则无对流致 灾大风预警；若LPOTOT > 0,则以LPOTOT值表征预警等级，LPOTOT值越大，预警等级越高。
6. 根据权利要求1所述的一种基于多普勒天气雷达的电网对流致灾大风预警方法，其 特征在于：所述步骤￠)中，预警信息包含区域内主要设备和电网对流致灾大风预警指标， 预警信息按照区域内电网设备资产所属单位发送至各级运维人员。
【文档编号】G06Q50/06GK104050518SQ201410320888
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】陈哲, 李群, 刘建坤 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院