湘潭电网气象灾害情况下的电力负荷预测

孙诗卉, 方超文

(1.长沙理工大学,湖南长沙，410114；2.湖南省电力有限公司湘潭供电分公司，湖南湘潭，411101)

1 存在的问题

如何获取湘潭市气象灾害风险底数，典型气象灾害致灾信息，全面掌握气象风险要素，需要进一步细化研究。湘潭市气象业务一体化平台应用、智能网格预报、基层气象灾害预警服务智能终端，需要进一步提升。与此同时，在我国各省市的地貌各有不同，有着微气象和微地形的特点，而且这些区域的电网传输会经常性的受到极端天气如：覆冰、暴雨等的影响。根据相关平台的有效数据表示，针对微气象灾害的研究逐年增加，研究的领域也越来越广泛，也越来越有针对性。尤其是对电网覆冰、极端暴雨天气、电网数据的接受与传输等研究领域有着句法投入。电力电网的预警或是预测不管是在国内还是在国外都有大量的研究，并由一些列的进展和突破性研究，并取得了一定得成效。但在这其中大都考虑的是单类灾害，对于综合性的自然和认为灾害，大都没有去综合考虑，所以我们需要从综合灾害预警的角度去考虑，对于单方面或者从单一因素去考量气象灾害是不可取的，在实际的情况当中往往不会单独发生。发生的原因和种类往往是综合性的，因此根据多种情况去考虑，建立微气象多方面、多情况的预警系统。

2 微气象灾害形成原理及预警方法

2.1 风灾监测预报

局部大风和强对流的大风、台风等都可能造成一定风灾，给我们的电力电网系统造成一定影响，同时也给我们风灾的监测造成一定的影响，导致监测到的数据信息不准确或数据信息延迟等不利的影响。目前通过国家投入大量人力和物力的资源以及相关技术的支持，对于风灾的预警和预报工作得到了大幅度的提升。

通过雷达监测和自动雨量站等技术，建立有力的预警和监控措施，建立相应急反应机制，从而提高应急反应的能力。

2.2 输电导线舞动监测

输电导线舞动可以造成金属器件的损伤和破坏，输电线舞动共造成严重的金属器件的破坏会带来输电线路跳闸停电和输电导线折断等电力事故。输电线路导线舞动远程监测系统可以实时采集所在导线的舞动频率、幅度，并同时进行输电通道的图像视频采集、微气象数据采集等，最终通过5G或CDMA等无线网络技术的渠道，将数据反馈给监测中心，监控中心的相关工作人员对数据进行人工检查分析，对输电导线舞动线路的线路的毁坏程度进行定性分析，采取对应的相关措施：比如更换高强度的金具绝缘子、加装防舞装置等。

2.3 冰冻灾害预报及评估

地面有较弱的冷空气，使气温下降缓慢而持久会造成一定的阴雨和霜冻。低空层有逆温层,即地面与低空温度低于高层,冰晶从高空下落至1500米左右时,表面被融化,落到700米左右时由于空气温度低于0℃,立即凝结形成冰冻。特殊的地理环境或者长期的而趋于强冷空气当中也会形成一定的冰冻灾害，造成寒潮和冰冻等恶劣的气象灾害，给人们造成一定的经济损失，农业、畜牧业等也会带来一定的影响。通过近年来科技的提升和投入，对于冰冻灾害的预报预警工作提出了多种模型来模拟冰冻的各种极端天气的影响。

3 微气象灾害预警模型与数据处理研究

电力电网微气象系统模型在建造的同时，外网与气象相关部门的数据共享和传输也是我们系统模型建立的重要环节。通过外网与气象相关部门的数据实时共享和传输是保障系统模型正常运作。气象类数据包括气实时的降雨量、预报每分每时的降雨量等数据心信息，以及工作区实况雨量、预报雨量、累计雨量空间数据。气象局原始数据以文本形式提供，雨量空间数据为气象局雨量数据的矢量化。电网微气象预警模型和数据处理如图 1所示。

图1 电网微气象预警模型和数据处理

3.1 数据共享及安全传输方案

气象信息数据的共享，首先需要跨国防火墙进行相关传输的工作，传输到电网公司的服务器，传输完成之后，然后电网公司的服务器开始工作和数据中心的内网进行连接，并对数据进行共享、存储、归类、分析，如图2所示。

图2 数据共享及安全传输方案示意

(1)基于XML标准的数据格式

XML是气象数据信息采集的基础，使用简单方便，适用能力强。通过使用而这些标记可以用方便的方式建立进行相应的数据描述工作。

(2)基于WebService协议的数据共享

Web services是够通过编程的方法并连接web来调用相关应用程序，建立分布式应用程序的新平台并进行相应的操作。主要通过各个单个的站点信息的相互通信，进而在标准HTTP协议下进行气象数据的传输与共享。

(3)数据加密传输。

通过SOAP协议Web Service封装消息，封装后的消息通过的各种协议和规定来进行传输消息，由于WebService的跨平台和跨编程语言特点，传输的数据为XML格式并没有加密，可能造成数据的丢失和窃取，所以要建立安全连接层，实现文件的加密传输。

(4)数据传输实时性。

实时气象数据同各国相对应的API接口进行要有有线或者无线的连接，采用相关的推送技术保障数据的及时性和实时需要，将浏览器所需要查询的信息或者要访问的信息主动转变为给予信息。该技术需要发送端的服务器和气象局的服务器建立长时间的连接，中间不可中断，造成数据的丢失。

3.2 预警模型的研究

通过气象平台和电力微气象监测得到的微气象信息数据，进行一系列的数据归类、存储分析。对于极端天气，气象部门监测得到的数据信息对比之前每天每周甚至是历年的气象数据信息，根据对比信息得到一般性的预测并进行相关工作的部署。

4 综合微气象预警系统建设

针对电网进行详细的描述需要通过面向对象的方法，在一定范围和方法中，需要考虑的是电力电网整体因素，不能单一凭借一种条件来进行技术上的支持和下定结论。所以针对电网进行详细的描述遵循应用型和Web服务技术。

4.1 实时电网气象灾害预警

1）气象灾害预警系统由气象信息采集单元、LED信息显示终端等系统硬件组成。通过气象灾害预警系统与电网的结合，将气象站得到的实时气象数据与电网平台上的线路电路数据整合，可以对瞬时速率、温度、和湿度、气压等一天内的变化曲线图像进行有相关研究。

2）实时气象监测阈值报警。通过气象站实时检测得到的数据信息雨电网的具体的 分布，设置预设值（高低温、泥石流、暴雨、大雾等）气象的阈值。在其设定的中设置限值内，气象监测阈值不发出报警。当测量值超出限值范围时，气象监测阈值报警或者输出开关信号触发外部设备动作。

3）专业气象监测分析预报预警。将每天每小时的预测信息与本周内的预测信息进行比较分析，必要时要与上一周的数据信息比较分析[8]。做好气候趋势滚动预测，将每3小时更新的预报预警跟新为每0.5小时，做好气象灾害预警的最高时间分辨率和最高空间的分辨率，提高信息数据实时发布。

4）实时气象监测数据应用。通过气象灾害预警系统与电力电网的协作配合，建立了省、市、县全方位的气象监测和预测系统，形成省、市、县全方位的气象监测和预警网络。将气象站得到的实时气象数据与电网平台上的线路电路数据整合，可以对风向、风速、温度、和湿度、气压等一天内不间断的监测。

4.2 通用专业气象监测分析预报预警

做好气候趋势滚动预测，将每3小时更新的预报预警跟新为每0.5小时，实时将气象站收监测的气象信息数据（风速、温度等）进行预处理，将每天每小时的预测信息与本周内的预测信息进行比较分析，必要时要与上一周的数据信息比较分析。这样做保证了电网的基础建设、电网复合的精准预测。

4.3 专用气象监测分析预报预警

给与各省市内的重要发电站、传输系统等气象预测的检测研究和专业技术支持，生成暴雨、强降雨、大雨、大雾、冰雹、台风等专业气象图、雷达图以及卫星图，通过这些来进行电网和的精准预测、电网数据的实时传输、应急处理等保障技术上面的支持。

(1)雷电专题图。通过雷达来监测网监测得到闪电的位置，从而获得闪电的定位并对闪电所在定位的区域进行实时有效的监控和数据分析，最终形成雷电专题图。

(2)通过雷电监测网实时监测得到闪电定位的位置信息数据、电流的强度变化信息数据，在电网相关数据平台上进行显示，对该区域的雷电活动进行实时监测和数据分析，最终形成形成雷电专题图。

(3)台风专题图。通过雷电监测网实时监测得到区域内大概率产生的每一个台风的形成以及可能活动的轨迹并对其进行标记。当进行标记后，对其当前位置进行获取精度和纬度、当前移动的速度和方向等。

(4)覆冰监测预警。通过气象部门实时监测得的实气象检测资料数据，结合电网平台的实际运行，相关气象部门结合实际覆冰的监测情况进行预测及预警等一系列的研究工作，强化覆冰预警实时监测能力。

(5)污闪、雾闪预测和预报。通过相关气象部门得到的不间断的无有效降水日数、降雨量、雾霾等相关天气预报信息数据，气象相关部门同其他们部门相互协同有利于产生污闪、雾闪的气象条件，便于污闪、雾闪预报预警相关的研究，通过开展相关交流和协作有利于于污闪、雾闪预报预警能力。

5 结语

自2003年起至今，微气象灾害预警作为气象预警预报理论与方法其中的重要一个研究对象，其相关研究成果已成功应用于中国气象局联合开展的气象预警预报工作中。从单方面可考虑并处理灾害的过程和结果都是不可取的，气象灾害对电力系统的影响往往都是多方面的，预警难度系数更高，单方面依靠地面的平台进行检测，往往是不准确的。需要通过微气象预警预报和地质灾害相结合并建立天、地、空一体化的体系结构，才能更好的进行微气象预测，避让天气灾害灾害所引起的人员伤亡和财产损失。

因此，随着灾害微气象预警预报需求的不断提高，灾害气象预警预报理论与方法的相关研究成果，必将持续得到深入研究和应用，并在微气象灾害事业中发挥更大作用。