[发明专利]一种基于辐照度特征的雷云轨迹跟踪预测方法

说明书

本发明提供了一种基于辐照度特征的雷云轨迹跟踪预测方法，通过受雷云影响的光伏电站标幺化后的历史辐照度数据分别计算陡降斜率阈值、低水平持续时间阈值、低水平幅值阈值、陡升斜率阈值；计算光伏电站上空标幺化后的实时辐照度数据，依次计算实时陡降斜率、实时低水平持续时间、实时低水平幅值、实时陡升斜率，并与相应的阈值进行比较判定光伏电站上空是否存在雷云；根据雷云监测区域内部署的光伏电站以及雷云监测系统构建雷云轨迹模型，用于跟踪预测雷云轨迹；本发明应用的是雷云与周围云层对辐照度衰减的变化特点对雷云进行定位，不受电磁信号的干扰；且数据来源于光伏电站，光伏电站与调度部门之间不需要建立单独的通信系统。

技术领域

本发明涉及雷云定位与轨迹跟踪预测领域，特别是涉及一种基于辐照度特征的雷云轨迹跟踪预测方法。

背景技术

电网雷击事故近年来越来越明显的呈现出短时集中爆发的特点，对增强输电通道雷害防护与应急处置能力提出了更高的要求。目前输电线路防雷措施有很多种，如避雷器(针、线)、降低接地电阻、加强绝缘等，在提高防雷性能、减少雷击跳闸发挥了重要作用，也取得明显效果。但是这些措施还是无法彻底解决防雷问题，往往出现“安装措施的杆塔不跳了、不安装的杆塔又跳了”，使得线路防雷处在比较被动的情况。对于重要输电通道，由于其雷害可能引发损失较大，仅仅依靠常规的被动防护技术已无法完全满足安全运行需要。因此，有必要研究通过对输电通道雷电活动进行预报和预警实现雷暴临近和经过输电通道期间调度、运行、维护、检修、应急等联动的主动性动态防护技术，对配电网的运行进行辅助的决策，提前对线路的潮流进行调整，避免雷击对重载线路引起的跳闸。以尽量采取各种措施减小因雷电造成的停电损失和人员伤害，这也为重要输电通道雷电防护技术提供了一个新的发展方向。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于辐照度特征的雷云轨迹跟踪预测方法。

本发明采用如下的技术方案一种基于辐照度特征的雷云轨迹跟踪预测方法，包括以下步骤：

步骤1：以光伏电站为中心建立经纬度矩形区域，在经纬度矩形区域内以每天为统计周期，每天内按照一定统计间隔时间统计经纬度矩形区域内云地闪发生时刻，以云地闪发生时刻为时间中心构建云地闪发生时刻对应的辐照度向量，通过一天内云地闪发生时刻对应的辐照度向量构建每天辐照度数据集，通过多天辐照度数据集构建辐照度实验子集；

步骤2：结合云地闪发生时刻晴空地外辐照度值对云地闪发生时刻对应的辐照度实测值进行标幺化得到标幺化后的辐照度数据；

步骤3：通过标幺化后的辐照度数据分别计算陡降斜率阈值、低水平持续时间阈值、低水平幅值阈值、陡升斜率阈值；

步骤4：计算光伏电站上空标幺化后的实时辐照度数据，依次计算实时陡降斜率、实时低水平持续时间、实时低水平幅值、实时陡升斜率，进一步结合陡降斜率阈值、低水平持续时间阈值、低水平幅值阈值、陡升斜率阈值判定光伏电站上空是否存在雷云；

步骤5：根据雷云监测区域内部署的光伏电站以及雷云监测系统构建雷云轨迹模型，用于跟踪预测雷云轨迹；

作为优选，步骤1所述以光伏电站为中心建立经纬度矩形区域为：

光伏电站中心经纬度为：

(Xo,Yo)

Xo∈[Xo-W_x,Xo+W_x]

Yo∈[Yo-W_y,Yo+W_y]

其中，Xo为光伏电站中心经度，Yo为光伏电站中心纬度，2*W_x为经纬度矩形区域的经度跨度，2*W_y为经纬度矩形区域的纬度跨度；

步骤1所述统计间隔时间为：T；

步骤1所述以云地闪发生时刻为时间中心构建云地闪发生时刻对应的辐照度向量为：