PDF《电网雷击故障概率的时空在线预警》

1 F r a m e w o r ko f t h u n d e r - b l a c k o u t f o r e c a s t s y s t e m

2 雷电移动态势的预报 2.

1 数据准备 国网电力科学研究院研发的雷电定位测量系 统, 综合应用时差法和磁定向法, 实现二维地闪定 位, 可实时提供雷击时间、 雷击点、 雷电峰值和回击 强度等参数[

1 7 ] .2

0 0 6年形成了覆盖全国电网和绝 大部分国土面积的全国雷电监测网[

2 4] . 将监控地域按经纬度方向划分成面积相等的方 格, 并以其中心点( 下称格点) 的坐标来标志.将雷 电定位系统在一个时间段内测得的落雷点累计到对 应的格点.方格的尺寸决定了落雷分区的粒度, 并 影响外推算法的有效性及预报区域的准确性, 下面 取方格为0.

1 ° * 0.

1 ° . 2.

2 划分雷电分区 文献[

2 5 ] 用椭圆来描述雷电预报的各分区, 并 假设椭圆长轴倾角不变.这将显著增大各预报分区 的无效面积.为了减少虚警, 本文采用若干个圆与 其外切线的集合来描述一个分区, 并按其总面积最 小来优化有关参数.为此, 需要试探不同的格点阀 值.将距离小于给定阀值的落雷点归为同一落雷密 集区, 再用若干个圆与其外切线来围圈每个落雷密 集区.在不同的试探方案中选取总面积最小的划分 方式, 步骤如下( 参见图2 ) . ―

5 4 ― ・学术研究・ 谢云云, 等 电网雷击故障概率的时空在线预警 图2 雷电分区的划分流程 F i g .

2 P r o c e s so f t h u n d e ra r e ap a r t i t i o n 步骤1: 将某时间断面 K 上有落雷点的格点定 义为靶格. 步骤2:准备阶段需要 K =0及K=1的两个 时段.将靶格中心点的经度差与纬度差的 较大值 ( d) 等于1者关联为同一群, 分别用大小不同的最 小的圆将各群覆盖为基本圆.再将d 不大于3的 各靶格归并为同一子集, 将中心点位于该子集中的 基本圆归并为同一落雷密集区, 并用这些基本圆与 其外切线所围连通域来描述该落雷密集区.其间不 进行格点阀值i的优化. 步骤3: 从时段 K =2开始, 对i 值进行动态的 优化.分别取格点阀值i 为2, 3, 4, 5进行分区, 由于i取更大的值时, 分区效果太差, 故不予考虑.根 据第 K-2及K-1两个时段的密集区外推第K 个 时段的分区( 见2. 4节) , 并与 K 时段根据实际落雷 数据划分的候选密集区相比较.根据4. 1节给出的 指标来评估i 取不同值时的外推效果, 从中选取最 优的i值. 2.

3 相邻时段的分区关联 文献 [

2 5] 采用了匈牙利算法[

2 6] ( 是Kuhn-Munkres算法[

2 6 ] 的特例) , 通过搜索相邻时段的雷 电分区之间的距离之和最小的解, 来识别未来时段 的雷电分区.这些算法在下列情况可能出错: ①新 分区出现的同时, 老分区消失;

② 新分区 出现的同 时, 有老分区合并;

③老分区消失的同时, 近处有其 他老分区分裂;

④老分区合并的同时, 近处有其他老 分区分裂.此外, 当相继时间段所识别区域的数目 不相等时, 上述匹配算法也可能出错. 为此, 本文改进其规则, 即若同一地区在相邻时 段中的分区有重叠, 或距离小于云层在高空风速下 可能移动的距离时, 则认为它们有继承关系.此外, 提出用时变关联阵A( t)表示雷电分区在相邻时段 的关联性.其每行代表上一时段的一个分区;

每列 代表下一时段的一个分区.矩阵元素为1( 或为0) 表示相应的两个分区之间有( 或无) 关联, 即下一时 段的该分区继承( 或独立于) 上一时段的相应分区. 若关联阵的某行元素均为0, 则对应的分区消失;