河北省电线积冰的气候特征及一次电线积冰天气过程分析

利用河北省1980-2009年20个气象站的电线积冰观测资料,分析了河北省电线积冰的时空分布特征和不同方位电线积冰的特征。结果表明：河北省电线积冰平原多于山区;年际变化较大,呈减少的趋势;季节变化十分明显,1月份电线积冰日数最多;东西方向和南北方向的电线积冰在最大重量上有一定差别。利用常规观测资料、1°×1°间隔6h的NCEP资料和2010年1月1910日黄骅气象站逐时风向风速资料,对一次引起线路舞动的电线积冰天气过程进行了分析。结果表明：这次电线积冰是在地面冷空气与500hPa、700hPa低槽共同影响下由雨凇形成的。20日受冷空气影响,黄骅地面气温快速降至0℃附近,而850hPa温度由零上逐渐转为零下,在对流层低层有逆温层,气温的垂直结构有利于形成雨凇;发生舞动的线路走向与风向夹角较大;舞动发生在较大风速出现之后。     

河北省输电线路冰害的气象要素时空分布特征

冰害是电网的主要气象灾害之一,电线积冰与雾凇和雨凇密切相关。利用1980—2009年河北省142个气象观测站的雾凇、雨凇日数和20个气象站的电线积冰、相对湿度、气温、风速及站点海拔高度,以及近年来输电线路冰害事故和附近区域站同期气温、相对湿度、风速等资料,采用逐步回归等统计分析方法,对雾凇、雨凇和电线积冰的时空分布特征、冰害与气象要素的关系进行分析,并构建电线积冰的逐步回归预报模型。结果表明:1980—2009年,河北省雾凇和电线积冰日数均呈现先升后降的阶段性变化特征,1980年代末至1990年代中期为一高峰期,而雨凇日数年变化特征不明显;在空间上,雾凇、雨凇多出现在平原地区,雨凇中心比雾凇中心更偏东。电线积冰与雾凇、雨凇以及站点海拔高度密切相关,相关系数分别为0.988 5、0.760 6、-0.601 8,但仅雾凇日数和站点海拔高度被引入电线积冰日数预报方程。对河北省电线线路冰害事故分析发现,当气温低于3℃时,导线可能出现舞动;导线舞动或冰闪时的相对湿度都在60%以上,舞动时风速大于5 m·s~(-1)。     

华家岭2008年电线积冰的变化特征与气象条件分析

利用华家岭气象站不同高度、不同方向、不同导线直径的电线积冰观测资料,分析了电线积冰在不同高度、不同方向、不同导线的变化特征,以及与气温、水汽压、风速等气象要素的关系。分析表明,电线积冰量随高度增加而增加,随电线直径增大而增大;在相同高度、相同导线上,不同方向的积冰量与风向有关。电线积冰量与水汽压、风速分别呈正相关和反相关。在一定阈值内,电线积冰量和气温存在较好的相关性。     

一次输电线路覆冰舞动事故灾害性天气分析

利用WRF模式和Jones电线积冰模型对发生在2010年2月10—11日湖北地区的电线覆冰舞动事故的天气过程进行分析,并对灾害性天气的可预报性进行初步探讨。结果表明:Jones电线积冰模型基于观测降水数据计算积冰厚度在1.3~5.4mm,与观测量级相同。由于WRF模式对此次天气过程的降水量模拟偏大而高估了电线积冰厚度。WRF模式模拟的10m风速风向与观测的一致性较好,模拟本次过程的风速为5~10m·s-1,风向为偏北风,而湖北地区输电线路以东西走向为主,较容易发生舞动事故。     

2008年初江西省输电线路舞动气象因素分析

利用2008年初江西省输电线路舞动故障资料以及同期的南昌站地面观测、探空和NCEP fnl分析资料,分析了输电线路舞动期间(2008年1月13—14日)的天气背景,从层结稳定度、垂直运动、水汽输送、风速和风向等方面研究了影响输电线路舞动的气象因素。结果表明:1)500 hPa高度层我国西南地区存在南支槽,受槽前引导气流影响,江西中北部对流层中层(750 hPa)为暖湿西南风或西风。地面西伯利亚冷高压东南移,冷高压前沿的冷锋自西北向东南逐渐过境南昌,受锋面抬升的影响,在冷锋过境前后南昌出现了少量降水。2)南昌地区对流层中层受南支槽前暖湿气流控制,近地层受冷锋后的强烈冷气流控制,这使得输电线路舞动期间南昌上空925—800hPa出现了强烈的逆温层,导致南昌的降水形态转为冻雨。3)与温度垂直结构相似,线路舞动期间南昌地区近地层至对流层中层也出现了显著的逆湿层,其不仅为降水提供有利的水汽条件,还有利于逆温层的形成和维持。4)输电线路舞动与风速、风向密切相关。舞动前,风向与导线走向夹角都小于45°,且风速较小;随着冷锋南移,风向由东北风转为北风,风向与导线走向夹角大于45°,风速不断增大,舞动现象也随之出现。     

贵州冬季电线积冰及其天气成因分析

利用气象部门长期电线积冰观测和电力部门线路覆冰调查资料,对贵州冬季电线积冰的分布、类型特征与气象条件进行了综合分析,着重探讨了贵州电线积冰的形成机理和天气成因,主要结论:(1)贵州电线积冰的类型复杂多样,除具有雨凇、雾凇、雪凇(湿雪)三种基本类型外,还有雨雾混合凇、雨雪混合凇(雪凝)两种混合冻结类型;贵州电线积冰以危售最大的雨凇冰为主,混合冻结在贵州省分布十分普遍,这也是造成2008年贵州电网严重冰害的重要原因;(2)持续低温阴雨的凝冻大气是贵州电线积冰总的天气成因,其表现形式主要是冻雨但不局限于冻雨,此外还包括冻毛雨、雨夹雪、湿雪和过冷雾等多种天气现象,持续的凝冻天气过程往往有多种天气现象同时或交替出现,从而导致严重的覆冰灾害;(3)贵州电线积冰总体上属于较高环境温度下的低风速湿物理过程积冰,当地面气温持续降到0℃以下,出现降雨或浓雾是电线积冰开始与增长的关键气象条件,而最高温度上升到0℃以上是判断积冰转入消融的临界气象指标。     

河北省输电线路舞动特点及气象因素分析

利用2007—2010年河北省发生的9次输电线路舞动故障资料和代表气象站的观测资料,分析了输电线路舞动的时空分布特点;从降水、气温、平均相对湿度、风速等方面研究了影响输电线路舞动的气象条件;对导致输电线路舞动的天气过程、环流背景和冷空气路径进行了详细的分析。结果表明:河北省有2个输电线路舞动高发区,分别在蔚县和沽源;输电线路舞动出现在雨、雨夹雪或雨转雪的天气条件下,气温经历(或接近)0 ℃(最高气温≥0 ℃、最低气温≤0 ℃),平均相对湿度≥70%;在平原地区,平均风速≥4 m/s,最大风速≥7 m/s,在山区风速条件较平原低;输电线路舞动前后风速存在短周期的高频变化;输电线路舞动产生在地面等压线密集的区域,舞动区域与冷空气路径有关。      

2018年初安徽省沿江地区输电线路舞动天气成因分析

基于逐5 min地面气象要素观测数据、逐日气象观冰站电线覆冰观测数据、安庆站逐12 h探空观测资料以及逐6 h ERA-Interim再分析资料,对2018年初安徽省沿长江及跨江线路电线舞动过程中气象要素进行分析,并对导致电线覆冰和大风的天气成因进行探讨。结果表明:舞动位置附近出现不同程度冻雨导致的电线覆冰,并伴有较强的东北风,极大风速风向与舞动线路夹角多在45°以上,冻雨和大风是导致此次输电线路舞动的直接因素;此次输电线路舞动发生伴随的冻雨属于典型的"过冷暖雨";700 h Pa南支槽前西南气流为此次冻雨输送水汽的同时带来暖温度平流,维持暖层的存在; 925 h Pa大陆冷高压下东北气流带来的冷温度平流使近地面层降水处于过冷却状态;锋面后冷空气在华北地区上空堆积致使冷高压加强是导致安徽沿江地区较强东北风形成的主要因素。     

基于常规气象资料的小时标准冰厚模型及验证

在综合考虑雨凇和雾凇积冰增长以及热力融冰和升华脱冰的基础上,建立了一个基于常规气象资料的小时标准冰厚模型。模拟2008年和2013年浙江省两次严重电网覆冰灾害期间的标准冰厚,并用事故线路调查资料、电线积冰观测站和模拟导线拉力监测点的观测资料进行验证分析。结果显示:事故线路的最大标准冰厚观测值与模拟值相关关系达到0.01显著性水平,电线积冰观测站的日标准冰厚观测值与模拟值的平均绝对偏差小于0.6 mm,模拟导线拉力监测点的小时标准冰厚模拟值与观测值的决定系数为0.8093,均方根误差为0.8 mm。说明模型比较准确地描述了天气过程对电线积冰的影响,能够较好地反映标准冰厚的空间分布规律和时间变化特征。     

两种导线观测的电线积冰资料的对比分析

应用直径26.8和4 mm两种导线平行观测的电线积冰资料,对比分析两种观测资料中电线积冰直径、厚度、重量和标准厚度的差异,并对不同天气现象和气象条件下两种电线积冰观测资料的差异进行了讨论.结果表明:总体上,2011年1-5月全国大部分台站观测的两种导线电线积冰直径、厚度和标准厚度值差异不明显,重量差异较明显,且差值较大的站点主要分布在长江以南地区;分析不同天气现象和气象条件下两种观测资料的差异后发现,两种电线积冰直径和厚度值差异在雾凇和混合凇条件下较显著,而重量值差异在雨凇、风力0～3级和气温-5～0℃的条件下时相对最大.     

金华近56年电线积冰气候特征及灾害防御

利用金华市1953-2008年56年的逐日雨凇、雾凇资料,分析了电线积冰目的年代、年、季节、月变化,电线积冰起止时间、持续期、持续时间、最大直径等气候特征,并对金华电线积冰形成条件、灾害特点进行了分析.结果表明:金华市年平均电线积冰日数为0.8天;集中在冬季,1月最多,2月次之,12月最少;电线积冰可出现在一天的任何时间;最早初日是12月10日,最晚终日是2月19日;电线积冰持续时间最长64小时,最大直径为16mm;雨凇形成条件与雾凇不同,最大直径相近时雨凇灾害更严重,高海拔山区的电力冰灾比丘陵盆地严重.根据电线积冰灾害的特点,提出了加强灾害防御的具体措施.     

两次电线积冰过程气象条件实时观测研究

根据湖北地区2008年2月和2009年1月500 k V高压输电线实时观测资料,结合MICAPS常规气象资料和NCEP再分析资料,研究了湖北张恩高压输电线上电线积冰形成的天气形势和气象条件。结果表明:两次积冰过程中500 h Pa深厚的低压槽和850 h Pa低涡配合切变线靠近湖北促使积冰加重;气温和风速在两次积冰过程的形成阶段起到主要作用。     

湖北电线积冰统计分析及积冰逆温层结研究

利用2009~2013年冬季华中电网电线覆冰在线观测系统对湖北省500 k V高压输电线路积冰状况进行实时观测获取的资料,结合MICAPS常规气象资料、探空数据及NCEP再分析资料,对湖北形成积冰的天气形势、积冰持续时间以及形成积冰的逆温层结进行研究。结果表明:积冰的高空环流形势主要是小槽发展型、横槽型和低槽东移型3类,分别占43.8%、31.2%、25%;电线积冰主要发生在每年的1月、2月、11月、12月,月平均积冰时数分别为65、42、11、9;积冰可分为降水型积冰和云雾型积冰,降水型积冰过程中,900~700 h Pa高度间存在由北至南风向切变,冷暖空气交汇形成愈加深厚的逆温对降水积冰维持与发展起到重要的作用。     

江西省电线积冰特征及温度层结分析

利用1970—2010年江西省16个气象站电线积冰监测资料和对应时段周边探空数据,将江西省分为赣北、赣中、赣南,分区合成分析江西省电线积冰特征和温度层结特征,主要结论如下:(1)江西省电线积冰日数逐年减少,90年代以后维持较低水平;(2)全省以雨凇型积冰为主,且赣北、赣中发生较为频繁;(3)赣北雨凇过后容易出现雾凇现象,造成持续电线积冰;(4)赣北、赣中雨凇型积冰温度层结符合"3层模型",融化层平均温度为1.5℃,800~900hPa为较强逆温层;赣南则类似于"1层模型",温度层结存在变化,但整层维持在0℃以下。     

河北省雾凇和雨凇气候特征及气象条件分析

利用1980—2009年河北省142个气象站的雾凇、雨凇资料、河北省南部94个气象站的地面观测资料和邢台探空资料,分析了河北省雾凇、雨凇的时空分布特征;利用箱线图分析了河北省南部适宜雾凇、雨凇出现的温度、湿度和风速等气象条件。结果表明：（1）在空间分布上,雾凇、雨凇主要出现在河北省南部,东部平原多,西部山区少;在时间分布上,雾凇、雨凇均出现在11月至次年3月。（2）适宜雾凇出现的气象条件是雾日并且气温在-7.2～-3.1℃之间、相对湿度≥92%、风速≤1.2 m·s~（-1）;雾凇出现时,95%的情况出现了逆温层。（3）适宜雨凇出现的气象条件是雨日并且气温在-4.1～0℃之间、相对湿度≥87%;雨凇出现时均有逆温层出现。（4）雾凇、雨凇高值区的相对湿度明显高于低值区,因此相对湿度大是雾凇、雨凇高值区形成的主要原因。     

陕西省电线积冰特征

选用陕西省宝鸡、华山、洛川、吴旗、榆林5站1980—2005年电线积冰观测资料, 分析了陕西省雨凇、雾凇及混合凇的分布特征与物理特性。结果表明:陕西省华山电线积冰最多、最大、最重。电线积冰以雨凇最多, 雾凇次之, 混合凇最少, 分别占55.2%, 27.9%和16.9%。各地积冰日多出现在11月至次年3月。雨凇、雾凇、混合凇的平均等效直径为10~25 mm, 极大值为78 mm; 平均质量为86~236 g/m; 华山积冰质量极值最大, 为1290 g/m; 积冰平均密度为0.22~0.34 g/cm 3, 混合凇最大, 雾凇最小。南北向等效直径的平均值、积冰质量、密度均大于东西向。近26年, 年最大积冰质量有增加的趋势。     

一次电线积冰个例的数据处理及关联度分析

利用在四川省阿坝、甘孜和雅安布置的3个称重式电线积冰自动观测站2017年2月4—5日观测资料讨论该装置观测数据处理方法并分析所观测气象要素与数据的关联度。结果表明:基于T值的小波滤波方法具有良好的滤波效果,经过小波滤波后原始数据中的干扰量得到了有效抑制和消除,保留了数据变化的特征信息。通过灰色综合关联度分析,气象要素与电线积冰称重数据的关联度大小依次为温度、气压和风速,关联度在0.516~0.632之间;综合风向玫瑰图分析发现,迎风向导线积冰的增长大于顺风向。     

江西省积冰特征分析及重冰区不同重现期最大标准冰厚推算

用江西境内85个国家气象站近30年雨凇、雾凇观测记录分析了江西省积冰日的年际、年代际变化及分布特点。结果表明江西地区的积冰天气事件近30年来总体呈现发生频次减少,强度增强的特征;高山气象站的积冰事件的发生频率显著高于平原、丘陵气象站。积冰高发区主要分布在西、北山区及中部环鄱阳湖及抚河流域以南。另外,充分考虑2011年前后气象部门观测导线线径的变化,利用建站至今16个观冰站电线积冰数据对全省范围的最大电线积冰最大标准厚度进行了推算,结果更符合电力行业对电线积冰工程气象数据的需求。结果表明,除赣北山区外,全省大部分地区2 m高度电线积冰最大标准冰厚度小于20 mm,“轻冰区”范围较多。应重点关注高海拔山区的电线积冰的致灾状况并加以预防。针对该区域架空输电线路电线积冰设计的实际需要,采用极值I型概率分布函数结合高山站-庐山站的观测数据进行了推算,20 m高度百年一遇的最大标准冰厚达到71.1 mm,在计算不同走向的导线设计冰厚时迎风向与非迎风向的比例系数推荐设定为1.2,该结果可为现阶段江西“重冰区”电力工程项目规划设计中预防冰灾提供有力支持,为有效节省项目建设成本和科学预防气象灾害之间寻求平衡点提供气象保障。     

陕西省电线积冰区划

采用华山气象站1980—2007年的电线积冰观测资料和陕西省95个气象观测站资料,分析了电线积冰厚度与常规气象资料的相关性,并据此推算出各地距地面10m高度上历年标准的电线积冰厚度,用极值Ⅰ型推断30和50年一遇的最大积冰厚度。结合陕西省电力设计院设计经验、陕西省电网运行现状及历史电网冰灾事故调查情况,对陕西省电网冰区进行了初步划分。结果表明:最大积冰厚度与年雾凇日数、年雨凇日数有较好相关性;将全省分为6个积冰区,并分别绘制出全省不同区域30和50年一遇的1:500000积冰分布图。该结果已作为陕西省电力建设中电线积冰厚度设计的重要依据。     

南方三个省电线积冰时空分布特征

基于1961—2019年贵州、湖南、江西191个气象站点电线积冰资料,统计分析了研究区域内电线积冰的日数、标准冰厚极值、最大连续积冰日数的时空分布特征以及电线积冰起止日的时间变化;构建电线积冰风险指数,评估了出现电线积冰的风险。结果表明:电线积冰日数整体呈下降趋势,在20世纪80年代达到最大值,月分布以1月出现最多,电线积冰以雨凇型积冰为主。标准冰厚极值集中在20～50 mm,极值大部分出现在湖南;大部分站点极值出现在2011—2019年。最大连续积冰日数集中在5～15 d,整体上贵州的最大连续积冰日数高于湖南和江西。电线积冰的起始日的年际变化整体上呈提前趋势,而终止日整体上呈推迟趋势。电线积冰风险指数年变化整体上呈减小的趋势;电线积冰的高风险区域主要位于贵州中西部、湖南中部和江西北部,风险指数大于0.6。