【精彩论文】微地形环境下输电线路微气象分析与预测技术

Original 中国电力中国电力 2023-12-18

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李隆基

国网天津市电力公司电力科学研究院

引文信息

李隆基, 郗晓光, 李志坚, 等. 微地形环境下输电线路微气象分析与预测技术[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 76-83.

LI Longji, XI Xiaoguang, LI Zhijian, et al. Analysis and prediction of micro-meteorological parameters for power transmission lines in micro-terrain environment[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 76-83.

研究背景

随着电网的发展延伸，通过复杂地形的输电线路日益增多。由于大地形分化及中小地形的影响,在相对较小的局部范围内地势高低起伏的形态变化造成微地形，微地形使各气象因子在小范围内产生综合巨变，使得该地点某些气象因子(如冰、风)特别增强，产生只引起近地面大气层小范围气象要素改变，但不至于使宏观大气参数发生较大变化的微气象。因此，微气象针对输电线路中的某一小段，甚至单指一两基杆塔的狭小范围，因受地形等因素的影响，使该地点某些气象因子与整个宏观大气参数非常不同。微地形微气象中的极端天气条件会引发输电线路断股断线，甚至杆塔倒塌等重大安全事故，严重威胁着电网的安全运行。

目前，国内外学者对于宏观大气参数对输电线路的影响已有深刻研究，并且取得了一定的研究成果。但是针对微地形微气象对输电线路影响的研究相对较少，此外，由于缺乏对微地形产生微气象原因的充分认识以及对沿线局部特殊地段的气象资料掌握不足，使得难以真正了解经过峡谷、风口、山脊等局部微地形的输电线路的实际天气情况。因此深入探究微地形产生微气象的原因以及对微地形环境下的输电线路进行微气象预测研究，对掌握电网实际运行情况，保障电网的稳定性、可靠性具有重大意义。

论文所解决的问题及意义

考虑目前针对微地形微气象对输电线路的影响大多是定性描述，少有定量研究，并且为了解决微地形环境下的输电线路微气象预测问题。本文在微地形小气候理论的基础上，深入分析微地形造成小气候的原因，分析了山区微地形导致微气象的形成机理，利用多元回归分析方法对输电线路经过的微地形区域的温度、湿度、风速进行预测，从定量角度揭示微气象参数之间的关联关系，同时进行了实例验证。研究成果可用于对微地形区域输电线路运行的微气象参数情况进行分析与预测，为实时掌握输电线路的运行情况以及采取合理有效的应急措施提供重要理论依据和技术支撑。

论文重点内容

如果因变量y与自变量x之间没有确定性的函数关系，而根据知识、经验或观察，它们有一定的关联性，又有众多的、不可预测的随机因素影响着它们之间的关系，那么可以建立回归模型。影响微地形气象因子的因素有很多，而且气象因子温度、湿度、风速之间也相互影响。因此可先将三个气象因子当中的一个因子作为因变量，其他两个量作为自变量，由此建立三者之间的回归预测模型。

本文选取了华北电网三条微地形分布较为典型且历史上由极端天气引发过事故的输电线路进行实例验证。并且以发生事故当天的微气象参数作为样本容量，每隔二十分钟选取一次样本数据。通过建立的回归分析预测模型，最终得到的聂康一线、二线和昌海线部分区段的温度、湿度和风速变化曲线图如图1-9所示。

图1 聂康一线温度变化曲线图

图2 聂康二线温度变化曲线图

图3 昌海线温度变化曲线图

图4 聂康一线湿度变化曲线图

图5 聂康二线湿度变化曲线图

图6 昌海线湿度变化曲线图

图7 聂康一线风速变化曲线图

图8 聂康二线风速变化曲线图

图9 昌海线风速变化曲线图

研究结论

（1）导致输电线路事故发生的主要气象因子是温度、湿度和风速，在微地形中，温度、湿度、风速会受辐射、海拔、坡向等诸多因素的影响，同时这三个气象因子之间还会相互影响。