输电线路导线覆冰数学物理模型分析

系统回顾了近年来国内外有关输电线路导线覆冰的数学物理模型,介绍了各模型的物理假设,数学建模及参数化过程.并着重分析了各个模型的建模理念,提出了这些模型在研究导线覆冰机制和对覆冰做出预测时的优点与局限性.为今后对这些经典模型的改进指出了一些方向.     

广西输电线路覆冰典型年份的环流特征分析

采用NCEP/NCAR逐月再分析资料、广西北部43个气象台站的温度、湿度、风、降水、导线覆冰等观测资料以及广西输电线路覆冰资料,建立雨凇覆冰厚度计算模型,并得出气象台站的历史覆冰厚度序列。采用数理统计和合成分析等方法研究典型覆冰年份的时空特征、环流背景及气象要素变化特征,结果发现:广西输电线路覆冰主要出现在冬季的桂北,并有逐年减轻的趋势,MannKendall突变检验表明,存在1个明显的突变点,出现在1985年;广西典型覆冰年份,500 hPa欧亚大陆中高纬地区呈明显的"两槽一脊"型,广西高空处于南支槽前,地面受冷高压脊控制;赤道中东太平洋,从夏季到秋季,海温由偏高转为偏低,到冬季SSTA维持为负距平,说明广西输电线路覆冰与LA NINA事件有较密切的关系。当日最低气温在0.2℃以下,风速5 m·s-1,并伴有雨凇和弱降水,低温寡照天气时容易出现覆冰。     

云贵高原超高压输电线一次大范围覆冰的时空分布特征、数值模拟和天气学成因研究

利用我国南方电网输电线覆冰监测系统获取的覆冰厚度数据、气温及湿度数据、气象再分析资料和地形高程数据,结合覆冰数值模型,分析了2018年1月24-28日期间云贵高原输电线路一次大范围持续覆冰的时空分布特征,模拟了覆冰厚度增长,并研究了其天气学成因。结果表明：（1）贵州中部输电线路最先出现覆冰,整体覆冰时长为60～120 h,且90%的输电线路覆冰厚度大于15 mm,覆冰最大厚度可达50.74 mm。云南和广西东北部输电线覆冰时长分别为0～10 h和40～80 h,覆冰最大厚度不超过25.22 mm。（2）数值模拟结果与监测数据之间相关系数在0.9以上,通过了置信度95%的F型显著性检验（P=0.049）。但复杂地形对于输电线路覆冰的模拟结果有显著影响：对于海拔920～1060 m、坡度7.73°～20.3°、西北和东北向垭口的输电线路覆冰模拟效果最好;由于海拔低于920 m或坡度大于20.3°的输电线路的液水含量被高估,西南和东南向垭口的输电线路风速被低估,从而导致这些地形背景下的模拟结果较差。（3）欧亚大陆“北高南低”的位势高度场和“两槽一脊”的稳定环流形势,将聚集在东西伯利亚地区的冷...     

南岭覆冰气象站观测资料分析与高压输电线路建设的探讨

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风电场风机叶片覆冰气象条件及覆冰模型研究进展

随着我国风电行业的快速发展，覆冰已经成为严重威胁风电场安全稳定运行的因素之一，针对这一问题，国内外学者陆续开展了相关研究。综合现有研究成果，从覆冰概况、研究方法分类、影响覆冰的因素、风机叶片覆冰期特点等方面做了总结。大量的研究成果显示：影响风机叶片覆冰的气象因素主要为环境温度、相对湿度、风速、液态水含量（Liquid Water Content,LWC）和体积中径（Median Volume Diameter,MVD）等。此外，冰风洞试验和数值仿真模拟方面已有很多成果，而覆冰模型法的研究还较少，后续研究的重点是开展对高分辨率数值预报产品的订正研究，构建适用于本地的风机叶片覆冰模型，为风电场提前预警覆冰期以采取融冰措施、合理安排生产等提供科学参考。     

基于雾条件下能见度估算的导线覆冰气象模型

在总结分析导线覆冰模型理论框架及其影响导线覆冰增长强度的主要气象因子的基础上,根据四川省二郎山观冰站2006年1月—2009年3月的覆冰观测资料和同期常规气象资料,分析发现覆冰密度仅与气温相关显著,运用非线性回归分析建立了导线覆冰密度模型;利用能见度与液态水含量的转换关系估算了空气中的液态水含量及其输送指标,在此基础上建立了一个以气温、风速等常规气象观测要素为参数的导线覆冰模型,以便于工程应用。对模型拟合结果进行分析,实测冰厚和拟合冰厚之间的相关系数为0.8340,拟合冰厚的均方根误差为28.61 mm。     

贵州导线覆冰的致灾机理研究

导线覆冰是在一定气象条件下发生的复杂的物理过程,贵州是我国南方导线覆冰最严重的受灾区,每年都会发生不同程度的覆冰灾害。本文利用地面观测资料、探空资料、NCEP再分析资料和覆冰资料,通过分析影响局地线路覆冰的大范围气候、天气背景及其变化特征,结合已有的覆冰灾害事件,侧重于气候背景的角度,分析总结了2008～2011年贵州产生覆冰的天气气候特征,气象要素条件以及地理环境因子与导线覆冰的关系,主要得出以下结论：贵州省导线覆冰与中高纬大气环流异常,西太平洋副高的北移,对流层下层逆温层的影响密不可分;贵州省地处云贵高原,北边小槽移动影响与南方来的暖湿空气汇集之地,容易形成冰冻天气,加之导线多分布于山上,则导线的材质与分布,导线所在环境的空气湿度,空气温度,风向风速,降水与天气状况等,决定了导线覆冰的厚度。     

探空资料在输电线路覆冰事故评估中的应用

为了分析2008年初浙江省电网大面积覆冰事故发生的原因,在缺乏有代表性电线结冰观测的条件下,利用气象探空观测资料统计分析低空各个海拔高度上气温、湿度条件,发现低温与高湿度的配置条件出现状况与输电线路覆冰事故调查结果有较好的对应,可将这样的配置条件视作覆冰气象基本条件,并可通过对比历史上严重冰雪天气灾害发生期间的低空覆冰气象条件,分析评估电网覆冰事故。分析指出:2008年1月中旬至2月初,浙江内陆海拔100 m以上高度出现持续性较严重的覆冰气象条件,是有系统气象记录以来最严重的时段,覆冰条件随着海拔高度的增高而加强,其主要原因是大气层低空低温与高湿配置条件较好,持续时间长。     

利用常规气象资料建立的导线覆冰模型

利用2001-2009年冬季四川省二郎山观冰站的覆冰资料和气象资料,在明确影响导线覆冰因子及建立覆冰模型理论框架的基础上,分析了覆冰厚度与若干气象因子的联系,结果发现覆冰增长与水汽压、风速等单一气象指标之间的相关并不理想;尝试用若干气象指标综合咸水汽输送量指标,该指标与覆冰增长率有较显著的相关。在此基础上建立了一个以风速、温度、水汽压等常规气象观测要素为参数的导线覆冰模型,将综合覆冰拟合的冰厚与实测冰厚值进行比较,拟合结果较好地模拟了实际覆冰,达到工程应用的目的。     

资源县电线覆冰的气象因素探析

以广西冰冻灾害重灾区资源县为研究对象,结合电力部门对电线覆冰的灾情调查,分析气象因素对不同地形、不同海拔高程的电线覆冰的影响,建立电线覆冰高程的预测模型,为电线覆冰预报和风险区划提供参考,并对气象部门与电力部门加强合作预防电线覆冰提出建议.     

三峡地区覆冰气候特征及个例分析

根据覆冰形成物理机制,结合三峡独特地理条件,得到了三峡地区覆冰的分布特征。同时通过对１９９８年１月三峡地区强覆冰过程的分析,给出了三峡地区强覆冰形成的有利条件。     

2015年广西区北部超高压输电线路一次连续覆冰事件的天气学特征

广西区是我国南方电网西电东送输电的重要通道, 2015年1月26日—2月8日期间广西区北部桂林地区发生了一次大范围超高压输电线路的连续覆冰事件, 其最大覆冰厚度可达24.83 mm。利用ERA5再分析资料和气象观测资料结合南方电网超高压输电线路覆冰观测资料, 从天气形势、温湿垂直层结、局地气象要素以及大气环流指数等方面综合分析了此次电线覆冰的天气学成因。结果表明, 东亚大槽偏强, 阻塞高压引导脊前偏北气流南下, 冷空气入境与西太平洋副热带高压带来的暖湿气流汇合, 在北方寒潮与南方水汽的共同作用下, 地处高海拔的输电线塔杆易出现覆冰。冷暖气团在桂林北部山区上空相互对峙形成准静止锋时出现两种覆冰变化特征: 当冷空气强盛且水汽充沛时, 过冷却雨滴冻结或者雾滴凝华形成电线积冰; 而在暖气团主导下电线覆冰则自然融化。准静止锋的锋区移动在很大程度上影响着电线的覆冰增长过程, 特别地, 冷暖空气的交替主导是电线反复积冰的主要原因。      

黑龙江省输电线路覆冰状况研究

本文利用31个气象观测站30a积冰观测资料分析黑龙江省的电线积冰现状,采用极值Ⅰ型概率分布计算了各重现期最大冰厚,对黑龙江省的冰区进行了划分,初步得出齐齐哈尔、富裕一带属于冰灾较严重的地区,其余为轻冰区的结论.     

三峡地区覆冰气候特征及个例分析

根据覆冰形成物理机制,结合三峡独特地理条件,得到了三峡地区覆冰的分布特征.同时通过对1998年1月三峡地区强覆冰过程的分析,给出了三峡地区强覆冰形成的有利条件.     

我国南方输电线路覆冰极值序列重建试验

基于我国南方有覆冰数据记录的气象站冰厚年极值及同期气象要素观测资料,统计分析多种气象因子对覆冰年极值形成条件频次分布的影响,归纳出了最易于出现覆冰年极值的温度、风速和湿度条件。在此基础上,通过对西南地区威宁、金佛山、峨眉山和三穗4站覆冰年极值与其相应气象变量的进一步分析,建立了覆冰极值序列的回归模型。根据现有气象站电线结冰资料及其对应时段的常规气象要素资料,对气象站电线结冰年极值序列进行重建试验,试验结果表明不同气候背景下覆冰极值序列的回归模型有显著差异。独立样本的交叉检验结果显示,威宁站年极值序列的回归模型效果较理想,重建序列能够较好地模拟覆冰的极值序列。     

四川大凉山重冰区云雾微物理特征

根据１９８９年冬季，在我省西南部大凉山海拔高度２０００—２９００ｍ的高寒重冰区，进行的云雾及气象条件的梯度观测。对冰区云雾中云雾滴谱、滴的分布特征和滴的浓度、尺度、液态含水量及随距地高度的变化等进行了分析研究，揭示了高海拔高寒重冰区云雾的一些基本特征。     

南极极冰的时空变化特征及其对大气环流的影响

本文利用1973—1982年南极极冰覆盖面积资料,分析了南极极冰的时空变化特征,并对极冰增长和融化过程的变化进行了谱分析。结果表明,整个南极极冰增长和融化过程的变化存在着准8.2周的主要振荡周期,极冰出现最大增长和融化速率的时间分别在5—6月和11—12月(北半球时间)。还发现南极极冰的变化对北半球西太平洋副高脊线位置的变动及登陆我国台风的数量有重要的影响。     

雪冰黑碳的气候效应研究

 黑碳气溶胶沉降到雪冰表面后,使雪冰反照率降低从而导致气候增暖的效应日益引起人们的关注。首先提出了雪冰黑碳的气候效应问题,然后介绍了国际上相关研究的进展,并提出加强此项研究对提高中国区域气候认识的意义。     

青藏高原东部边缘电线覆冰的特征及天气成因

根据覆冰形成的物理机制。结合二郎山的地理条件分析．得出了青藏高原东部边缘电线覆冰的气候特征。再通过对二郎山覆冰典型个例分析．得出了青藏高原东部边缘覆冰形成的天气条件。     

作物霜冻与低温强度及冰核菌密度的关系

应用辐射型霜箱进行控制试验，研究玉米霜冻害程度与低温强度和冰核菌密度的关系。结果表明逻辑斯蒂克(logistic)方程只有在没有冰核菌或冰核菌密度很小的条件下才能描述霜冻与温度的关系，而理查兹(Richards)方程能够在各种冰核菌密度下很好地描述三者的关系。进而讨论了这种关系在确定霜冻指标，制作霜冻预报，选用防霜方法等方面的应用。