#智能电网气象防灾减灾预警系统v0.9

1、智能电网气象防灾减灾预警系统一、概述中国是一个灾害多发的国家，在频繁发生的自然灾害中，气象灾害约占 70%，每年都给国民经济带来巨大损失。电网的正常运行与气象条件息息相关， 气象的变化对电网负荷高峰出现的时间及峰值等有明显的影响，而气象灾害更 会影响到电网的安全运行。 2008年 1 月我国南方低温雨雪冰冻灾害造成大范围 电网瘫痪，直接经济损失 1516 亿元。据中国电力科学研究院近 20年的统计结 果显示，自然灾害己成为造成电网系统稳定破坏事故当中仅次于设备故障的第 二大因素。因此随着社会、经济的发展，了解本地区气象灾害的特征，分析对电力系 统影响的工作势在必行，怎么样提高防灾减灾能力是摆在

2、电力系统面前的一个 迫切问题，这些工作做好必会有效地抵御和减轻气象灾害造成的损失，对防灾 减灾有着重要意义。应充分整合应用信息系统、计算机技术及通讯技术等高新技术，对气象灾 害进行实时的监测预警评估，为电力相关专业部门提供及时、准确、可靠的信 息，使防灾 减灾有充分的科学预警依据，智能电网的气象防灾预警是智能电网 建设和运行以及电力系统精细化管理平台的重要组成部分。二、气象灾害对电力运行的影响随着电力建设的快速发展，供电质量的可靠性指标要求日益提高，“提高 供电可靠性，确保主网安全运行”是电网发展的根本要求。随着社会经济发展 气象灾害对电力生产的影响越来越明显，因为架空输电线路点多面广，变电站

3、 多数一次设备常年累月暴露于大自然中，一旦遇到气象灾害如：狂风暴雨、雷 电、冰雪等来临时，电力系统安全运行就面临巨大考验，线路跳闸常有发生， 严重影响着电力系统生产安全。下面就影响电力系统安全运行的主要天气情况 做一简单介绍，以便于自然灾害的致灾原因和防范对策进行分析和探讨。（一）热带气旋危害/ 11热带气旋是影响我国沿海及部分内陆地区的主要灾害性天气系统之一。国 家标准 GB/T 19201 -2006 ）将我国预报责任区内的热带气旋划分为：热带低 压 tropical de-pression， TD ）、 热带风暴 tropical storm ， TS ）、强热带风暴 severe tr

4、opical storm， STS ）、台风 typhoon ， TY ）、强台风 severe typhoon ， STY ）和超强台风 super typhoon ， SUTY 或 SuperTY ）等 6 个等级。 热带气旋对电网的影响主要有强风及暴雨两种方式，其中强风危害主要有：1）线路倒杆 塔）断线。2）导线风偏放电。线路中有大跨越、大档距、弧垂的导线，在强风作用下 产生较大风偏，使导与距离较近的建筑物、树木、其他交叉跨越的线等 因电气距离不足而造成放电。3）线路杆塔上的跳线和变电站构架上的跳线风偏放电。4）变电站设备引线线夹固定不牢脱落放电。5）间接危害主要是强风造成线路及变电站以

5、外的其他设备 物品）倒塌或飞 落，导致电力设备的故障。暴雨的危害主要有：1）造成线路杆塔倾倒。2）暴雨侵害变电站电气设备绝缘，致使设备运行异常或故障，或造成二次 控制回路接地、短路故障，导致保护及开关误动。3）暴雨引起的城市内涝造成水淹地下 电线类。包括导线、地线和架空地线复合光缆 （ OPGW ，主要的状 态量有导线温度、张力、微风振动、舞动、覆冰、弧垂和风偏等。2 金具类。包括连接金具、接续金具和防护金具，主要的状态量有金具 温度、微风振动等。3 绝缘子串类。主要的状态量有盐密、灰密、泄漏电流和风偏角等。4 杆塔类。包括钢管塔、组合角钢塔，主要的状态量有杆塔倾斜、杆塔 应力和杆塔振动等。5

6、 基础类。主要的状态量有基础滑移、不均匀沉降、接地电阻及接地网 腐蚀等。6 外部环境类。包括气象条件、大气环境和通道环境，主要的状态量有 风速、风向、气温、湿度、光辐射、降雨量、气压、大气污染物和通道环境 状况等。（二）各级气象局数据及预报水平的提高气象部门的预报预测准确率和精细化水平在稳步提升，晴雨预报准确率从2006 年的 83.5%提高到 2018 年的 87.1%；台风 24 小时、 48 小时路径预报和沙/ 11 尘暴数值预报水平达到了世界先进水平；通过推进全国标准化与地方化结合的 短时临近预报业务系统 网络结构 ,用户可以通过标准的浏览器来访问 气象服务。因为后台数据库与图形数据均

7、和气候资源动态监管信息系统 C/S 结 构相同，使用同一数据。客户端只需要安装图形浏览插件，就可在因特网上或 在公示触摸屏上，查询气象及相关信息。 系统主要包括有 WEB 信息管理模块、 行政区域地理信息查询、气象信息查询、气象自动站要素信息查询包括单站单要素查询、极值查询、平均值查询、差值查询、单一要素全省分布查询）等。 系统还可通过各种气象专题分析模型及时向公众发布气象灾害预告和预警。（三）大气成分监测子系统大气成分监测系统可以辅助气象部门更好地了解和掌握大气成分分布特征 及变化情况，研究其对天气和气候变化的影响，引入天气气候相关预测模式， 提高气候预测准确率。其功能模块如下：实时数据分析

8、模块系统可以在特定时间段，定时进行数据更新，并以曲线图的形式，将各项 大气监测子标分层显示出来，为气象部门在第一时间判断大气成分的走向提供 参考。实时数据分析功能结合大屏幕显示，可以为气象监测提供第一时间的数 据分析资料。多精度数据查询 系统支持五种查询精度，包括分钟查询，十分钟查询，小时查询，日查询， 月查询。分钟查询、十分钟查询、日查询等较高精度的查询方式可以提供微观 变化的数据分析依据，月查询则提供了宏观上的数据分析依据。按观测点或大气要素进行数据对比分析 系统可以在一个动画上显示同一要素在不同观测点的多条变化曲线，为观 察某一要素在不同观测点环境下的特性和变化规律提供分析依据。多要素数

9、据 显示则可以结合要素特性的不同对不同观测点的实际情况进行分析。/ 11可定制数据报表生成与下载系统能根据用户指定的大气成份、时间段、观测点等要素生成对应的数据 报表，并提供 Excel 电子表格形式的文件供用户下载。直观丰富的显示形式 系统以动画的形式来表现大气成分的变化趋势，支持曲线图、 K 线图两种表 现形式。（四 ）电力气象信息共享与发布信息系统当前在电力结构调整、电力增收致富和农产品市场发展的新形势下，广大 电力决策者、电力科技人员和电力生产者对电力气象信息的需求更加迫切。电 力气象信息共享与发布信息系统不同于一些静态的分析产品和图像，它能够提 供交互的、动态的信息查询，并能结合 G

10、IS 技术提供地图空间查询的功能，满 足决策者、生产者对于获取更详细、更丰富信息的需求。利用 GIS 中的缓冲区 分析、叠置分析等空间分析手段，可以将气象信息、电力适宜性条件与基础地 理信息相结合。系统包括有电力气象信息查询子系统、电力气象灾害监测子系统。具体功 能如下：电力气象信息查询功能利用 ODBC技术，在 WebGIS中直接连接、访问分布式数据库，根据用户选 择的空间地理位置和输入的电力气象属性查询条件，索取数据库中相应的数据， 实现要素或多要素空间到属性的双向查询，在查询到某点的基本资料后，还可 以查询该点相应的历史变化情况，并在客户端以图表方式显示，查询的项目主 要包括全基本电力气

11、象信息 温度、降水、日照等）、农作物生长状况信息 发 育期、长势、株高等）、土壤水分状况信息10cm、 20cm、 50cm、 70cm、100cm 土壤水分相对湿度和干土层厚度）、主要电力气象灾害信息 干旱、洪涝、 台风、暴雨、低温冷害、冻害、霜冻、寒露风、干热风、连阴雨、渍害等电力 气象灾害及其分布、时间、范围、作物、面积、程度等）的历史数据。电力气象信息专题分析功能目前，发布电力气象信息专题地图主要是包括实时光、温、水基本气象信 息及其与历史同期对比分析、作物生长发育过程及相关气象条件信息、土壤水/ 11 分状况分析、主要电力气象灾害发生的受害情况等。这些实时信息通过分析加 工后，结合相

12、关的地理背景数据，以等级符号、独立值、点密度、饼图、直方 图方式进行区域显示。电力气象灾害监测功能 该模块可在局域网中获取各级地面观测日资料，提取其中的温度、降水量、 日照等气象要素，根据电力气象灾害评估指标进行分析，计算出当前时间发生 的电力气象灾害种类和等级。系统充分利用 GIS功能，提供可视化检索查询、 比较、动态追踪等功能。同时可通过 Internet 网络，提供多用户服务。（五）气象灾害信息系统气象灾害信息系统的研究开发是气象行业发展的内在需要 , 随着当代信息技 术和技术快速发展 , 气象灾害信息系统的功能将越来越强大 , 应用前景也越来越 广阔。也将为气象灾害信息管理提供更有效的

13、分析手段和工具 , 进一步提高防灾 减灾能力。气象灾害信息系统可以将遥感图像与已有的各种专题地图进行匹配，利用 地理信息系统模糊查询功能，实现对发生气象灾害的地理位置的定位，或者根 据经纬度、大地坐标交互式地在地图上确定气象灾害，并将有关的信息显示给 指挥者。系统包含有气象灾害监测子系统、气象灾害评估分析子系统、气象灾 害预警发布子系统。具体功能如下：气象灾害监测系统设计开发基于 GIS 和新一代多普勒天气雷达的突发性气象灾害监测系统 利用 GIS 将空间雷达回波信息与地理属性数据有机地融合在一起，在探测要素、 探测空间密度、探测时间密度上全方位地进行业务体制改革，提供定时、定点、 定量和连续

14、滚动的预警。气象灾害预测利用 GIS分 析气象数据，可以对未来潜在的突发事件进行预测。气象灾害评估/ 11对气象灾害可能发生的部位、对象、影响形式等做出判断，在特定的气象 评估分析模型中，充分应用 GIS软件自带的空间分析模块中的缓冲区分析、叠 置分析，进行评估计算。气象灾害区划查询 当用户在屏幕上点击某一发生地、或气象灾害小班时，系统即显示相应的 气象灾害信息或该小班相关的发生地。利用站点格式的资料文件 , 可以通过气 象填图形式查询显示每一个站的气象灾害。气象预警有效性分析有效性分析归结起来涉及到两个时间， TE 为对气象灾害的有效预报时间， TS 为预警系统的响应时间。从气象灾害 ( 或

15、潜在发生气象灾害环境 被探测到的 一刻开始，到用户收到预警信号时刻为止，为全过程所需要的时间。在一次气 象灾害预 警服务中，当满足： TE TS，则该次气象预警为有效。构筑在 GIS 系统基础上的气象预警系统可以大幅度地降低 TS，提高预警 的有效性，从而使过去某些无法开展的预警工作成为可能。气象预警发布预警信号不同于天气预报，传统的“台风警报”等属于天气预报的范畴 , 相 当于信息公告；而“预警信号”相当于应急预案的行动指令，它是一 个城市 ( 或地区 防御气象灾害的基本对策。故而气象预警的发布不仅是要将预警信息 公告，更是将预警信号传达给各个相关部门，并根据预警评估的范围，通知灾 害可能发

16、生区域的行政有关部门，提早做好防治措施。(六)重点项目气象保障信息系统平台还提供了自主开发接口，气象部门可以根据具体项目需要，针对项目 需求，对项目区域潜在的自然气象灾害及人为灾害进行分析预测。根据项目对 气象条件的要求差异，设定阈值，提供项目进行参考意见。如奥运气象保障服 务系统、长江三峡建设气象保障服务子系统。附件： 气象资料在设计电力线路的用途表项目搜集内容用途1最高气温计算电线最大弧垂，使电线对地面或其他构筑物保持一定的安全距离2最低气温在最低气温时，电线可能产生最大应力，检10 / 11查绝缘子串上扬或电线上拔及电线防震计算 等3年平均气温防震设计一般用年平均气温时电线的应力作为计算控制条件4历年最低气温月的平均气温计算电线或杆塔安装检修时的初始条件5最大风速和最大风速月的平均气温