[发明专利]用于复杂地形输电线路风灾监测的微气象观测布点方法

说明书

本发明涉及一种适用于复杂地形输电线路风灾监测的微气象观测布点方法。该方法依据历史灾情资料统计分析，提出基于规则的空间叠加方法，综合中尺度天气预报模式中不同高度风场模拟和地理信息系统空间分析方法，实现区域内输电线路微气象观测站点选择，并利用布点观测及模型模拟，可实时动态掌握区域内不同高度风场分布情况，监测输电线路塔站遭受风灾分布情况，为确保电力安全运行提供技术保障，形成一套完整的室内综合模拟分析与野外实际踏勘相结合的选点技术流程。有效解决无法预测区域内输电线路遭受风灾后该塔站出现断电的问题。本发明方案新颖，布点结果代表性强，可为输电线路大风气象灾害监测网络布设提供技术支撑，且易于推广及实施。

技术领域

本发明涉及一种微气象观测领域。具体是指一种适用于复杂地形输电线路风灾监测的微气象观测布点方法。该方法提出一种基于复杂地形塔站进行空间叠加，能够快速实现从众多的输电线路塔站中选择出最具代表性的复杂地形条件下的输电线路塔站作为风场监测点，便于微气象观测仪器安装，为输电线路安全运营提供预警。

背景技术

山地地形的风场不同于平坦地貌条件的风场，山区的复杂地形会显著改变近地层流动风风速在垂直方向的分布以及湍流结构，从而形成山区地形所特有的风场结构特征，如越山风、峡谷风等。当气流流经山峰时，由于受到山峰的阻挡，气流会从山峰的顶部和两侧绕流，气流被加速。当气流从平坦开阔地貌进入峡谷时，由于过流断面的面积减少，气流的速度会加快，形成峡谷风场的“狭管效应”。

随着我国电力行业的飞跃式发展，电力传输需求的不断增大，各种超高压、大跨越输电杆塔不断投入建设和使用，这种大跨越输电杆塔通常修建于山区地势较高的位置（如山顶），当前众多输电线路布设于复杂山区，而山区复杂地形地貌所导致的风场加速效应对输电杆塔的抗风性能造成非常严重的不利影响。瞬时风速对输电线路安全造成隐患。如何降低风灾对输电线路引起的突发性停电、确保输电线路及其下游工农业用电安全。通常一个区域内的输电线路塔站众多，如何从数量庞大的输电线路塔站中选择出有限的、最具代表性的塔站作为搭载微气象观测系统的平台，实现区域内风场科学合理监测，进而为气象数值模式提供风场预警的准确的同化资料成为目前输电线路气象监测的难点，也是电力行业亟待需要解决的问题。

目前国内外的规范中，对于山地风场特性的规定大多比较简单，一般通过采用风速增大输电塔站系数来考虑山地风场环境，给出的近似估算公式通常仅适用于二维情况，给出山坡正迎风面和背风面的风速剖面数据，并没有考虑在整个山体三维情况下的数据，也缺乏专门针对两个山体形成的“峡谷风效应”进行研究。

对复杂山地地形的风场特性进行研究和预警预报的基础是布设大量的自动微气象站，从而实现气象条件实时变化条件下，准确合理把握山丘及峡谷地形下的风荷载特征及其对输电塔的风荷载作用，对保证山区输电线路的安全使用和运营具有重要的意义。

发明内容

为了解决电力行业瞬时风速对输电线路安全造成隐患，本发明的目的在于提供一种适用于复杂地形输电线路风灾监测的微气象观测布点方法。该方法首先基于电网输电线路及其风灾监测历史资料，综合利用高程分级、地貌单元、坡度坡向、地表覆被、平均风速和平均风向等要素，建立代表性塔站选取规程，综合利用空间叠加分析方法，实现区域内代表性塔站选择，从而简化微气象仪器安装流程，便于检测整个区域内风场分布，为区域内输电线路安全提供技术支撑。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种适用于复杂地形输电线路风灾监测的微气象观测布点方法，包括以下步骤：

①收集区域内气象台站常规监测数据，包括：风速、风向、温度、降水、气压以及区域内高精度地形地貌数据、土壤、植被、土地利用/覆被（LUCC）等资料，区域内卫星遥感资料（植被指数（NDVI）、叶面积指数(LAI)、地表反照率等），以及区域内所有输电线路电塔数据以及电塔历史风灾事故资料；