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。

辽宁省电线积冰特征与电网冰区划分研究

采用辽宁省11个电线积冰观测气象站1980-2007年的观测资料,分析了辽宁省电线积冰现象的特点,并结合历史电网冰灾事故调查情况及易发生冰灾事故的气候特点对辽宁省电网冰区进行了初步划分.结果表明:电线积冰现象的空间分布不均匀,大致具有辽东南、东北、辽东湾东北岸地区电线积冰现象较多的特点,且大部分地区雾凇日数多于雨凇;电线积冰日数的年际间波动较大,可发生在10月至次年4月,1月最多,11月雨凇明显居多.气象站观测到的最大冰厚、直径、冰重分别为53mm、68 mm和196 g,折算成最大标准冰厚、100 a一遇最大设计冰厚为6.6、7.8 mm.各地观测到的最大冰重多以雨凇出现,最长连续时间为4 d;气温低于0℃时,雨凇形成一般具有降雨和降温过程,雾凇形成一般具有空气湿度高、风速小的特点.2007年3月4日,红沿河核电厂气象站记录到辽宁省历史以来所观测记录到的最强电线积冰事件,其标准冰厚为25.7 mm,属重冰程度.可将辽宁全省30a、50 a一遇冰区均划分为轻冰区,而位于辽东湾东部的营口、盖州、熊岳、瓦房店沿海一带为100 a一遇的中冰区,红沿河核电厂附近地区为100 a一遇的重冰区.

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/cm3,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。

安徽省电线积冰标准冰厚的气象估算模型

基于逐步多元线性回归和人工神经网络两种方法,利用安徽省有电线积冰观测的15个气象台站建站至2008年的观测资料,建立了安徽省3个不同区域电线积冰标准冰厚的气象估算模型。结果表明:相比人工神经网络模型,逐步多元线性回归模型预测效果较好;在覆冰机理认识上,印证了影响标准冰厚主要是气温、湿度和风速3个因子的配置,其中气温是影响覆冰的最重要因子;平原和丘陵地区的标准冰厚受当日气象条件影响更多,而高山地区与前几日及当日的气象条件均密切相关,且26个气象因子(1987—2008年资料)构建的模型的预测效果好于24个气象因子长序列(建站—2008年资料)效果。最后利用最优模型推算各区域非观冰站电线积冰标准冰厚,为冰冻灾害的评估以及风险区划的开展提供了基础。

湖北省电线积冰微地形因子影响识别研究

电线积冰是影响电网正常运行的重要因素,研究电线积冰与微地形因子的关系对于电线积冰风险区划、电网建设可行性论证等具有重要指导意义。本文利用湖北省1:5万基础比例尺地形图数据和湖北省电网线路冰害故障调查统计数据,对电线积冰厚度与其对应的微地形因子进行相关性分析,识别对电线积冰有显著影响的微地形因子,分析电线积冰厚度与对其影响显著的微地形因子的定量关系,解析微地形因子对电线积冰敏感性等级。结果表明:地形起伏度、海拔高度、离水体远近程度、下垫面类型等是影响积冰厚度最显著的微地形因子;地形起伏度与积冰厚度呈乘幂函数关系,海拔高度与积冰厚度呈对数函数关系,离水体远近程度与积冰厚度呈分段函数关系,下垫面类型与积冰厚度无显式的函数关系,但积冰灾害发生点具有明显的随下垫面类型分布的特征;积冰厚度随地形起伏度、海拔高度的增加而增加,而其变化率和敏感性则逐渐减小;地形起伏度小于40 m时,其对积冰风险最敏感;海拔高度在25～100 m时,其对积冰风险最敏感;积冰厚度随离水体距离的增加呈先增后减的变化趋势,其变化率绝对值和敏感性也呈先增后减的变化趋势,当离开水体距离在2～2.7 km时,其对积冰风险最敏感;电线积冰灾害多发区域的下垫面主要为水体、林地,其次为农田和草地,水体对积冰风险的敏感性等级分别是林地、农田、草地的1.5、3.6和16.7倍。

兰州至关中电线积冰与导线线径及高度关系

对2006—2007年、2007—2008年冬季甘肃、陕西、宁夏多个测点不同线径、不同架线高度电线积冰观测资料分析可知,不同线径电线积冰的净直径、净厚度、等效厚度、积冰重量间存在显著线性关系。直径为26 mm导线电线积冰重量约为18 mm导线的1.2倍,是4 mm铁丝的1.3倍。直径为26 mm导线与直径为18 mm导线电线积冰间的各项关系都较26 mm导线与4 mm铁丝的线性关系更为显著;大直径导线电线积冰的净直径、净厚度、等效厚度均小于4 mm铁丝;26 mm导线与18 mm导线电线积冰的净直径、等效厚度基本相等。电线积冰等效厚度是架设高度比的幂函数;忽略水滴下沉速度,在假定捕获系数为常数、假定时间各物理量均衡不变情况下,电线积冰重量与电线导线线径成正比,且随架设高度的增加而增加。

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。

中国电线积冰灾害危险性评估和区划

中国有关电线积冰方面的观测资料太少,难以直接用于灾害评估。为了解决这个问题,利用1960-2009年现有的电线积冰和常规气象资料,在分析观测冰重和常规气象指标相关性的基础上,逐步筛选出影响冰重的主要气象指标,构建了电线积冰灾害危险性评估的常规气象指标体系,再利用常规气象资料采用多元线性回归方法估算积冰量,对中国电线积冰灾害危险性进行了评估和区划。结果表明:(1)在综合考虑相关性和空间代表性的基础上,影响雨凇和混合凇冰重的主要气象指标为过程平均风速、积冰时间、过程累计降水量;影响雾凇的为过程平均风速、过程浓雾时间。(2)中国大部分地区电线积冰灾害危险性较低,中高危险区面积较小,分布特征表现出明显的南北差异。中高危险区呈带状分布于南方地区的长江中下游山地丘陵区,北方地区则呈点状分布,具体位置与山地丘陵、江河湖泊均有着密切的关系。

黑龙江省电线积冰的气候特征及电网冰区划分

以1981-2012年黑龙江省32个电线积冰观测站资料和80个气象站资料为基础,分析了黑龙江省积冰的时空分布特征;通过建立出雨凇、雾凇标准冰厚与气象因子的回归方程,对黑龙江电网冰区进行了初步划分.结果表明:雨凇的密度要远大于雾凇,多数站最严重积冰现象是由雨凇导致的,雨凇对积冰灾害的形成有着至关重要的影响.雾凇日数远远大于雨凇日数,1981-2012年二者均呈显著下降的趋势;雨凇在秋季(11月份)最多,春季次之,而雾凇日数在冬季(1月份)最多,秋季次之.雨凇日数在漠河北部、黑河大部、孙吴大部、五常大部和虎林南部较多,雾凇日数在齐齐哈尔中部、绥化中部以及三江平原东部地区最多.冰区分布图结果显示,富裕属于中冰区,齐齐哈尔属于重冰区,其他地区均属于轻冰区.

2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究——基于天气研究和预报(WRF)模式耦合电线积冰预报系统

电线积冰事故对国民经济危害巨大,急需电线积冰厚度的预报产品。利用耦合了欧洲导线覆冰预报系统的天气研究和预报(WRF)模式,在考虑了覆冰融化的基础上,对2008年1～2月贵州省凝冻天气期间的电线覆冰厚度进行了模拟研究,研究结果表明:WRF模式模拟的气象要素与观测值较为接近,可用模拟的气象场对贵州省导线覆冰进行模拟;模拟站点覆冰厚度的时间变化特征与观测结果非常接近,区域覆冰厚度的时空变化可分为4个阶段:覆冰初步形成期、持续期、加重期及融化期。对比观测站点的覆冰记录,模拟基本重现2008年1～2月贵州省导线覆冰的变化过程;模拟的区域覆冰极值厚度分布也与观测值的相关系数达到0. 6,通过了0. 01的信度检验。该系统能对覆冰的发生、发展及进程进行较为准确的预报,对输电线路上的冰冻灾害防治具有重要意义。

湖北省电线积冰特征及其冰区划分

采用湖北省11个气象站1980—2011年和70个气象站2008—2011年的电线积冰和气象要素观测资料，分析了该省电线积冰日的时空分布特征和周期性变化特点，给出了不同来向气团影响下的电线积冰特征，并对湖北省冰区进行了初步划分。结果表明：湖北省电线积冰的多发区主要位于西南部、中部和东南部的利川、钟祥和咸宁等地；电线积冰日数呈增加、减少、再增加的振荡式变化趋势，其中1980—1993年和2005—2011年为2个频发期；1月份的电线积冰次数出现最多；年际变化规律中存在着10a以上，5—9a和1～3a等多种周期尺度；西北、北和东北3个来向的气团共同导致了湖北省的积冰天气，其中东北来向气团的温度条件和湿度条件易于较厚积冰的产生；绘制的湖北省冰区图能反映实际积冰事故的分布特征，山区、风区和周围多水体分布区域为主要冰区。

安徽省电线积冰的特征及气象条件分析

统计了安徽省有气象记录以来的电线积冰观测资料,分析了电线积冰的时空分布特征,同时也对积冰出现时段的气象要素特征进行了详细的总结。在此基础上,详细分析了2008年1月16日发生的宜华±500 kV直流线路事故的气象条件,得出致灾电线积冰的气象条件特征,并给出防御灾害的建议。

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。

电线积冰物理过程与数值模拟研究进展

电线积冰对人们的日常生活、电力系统、通信系统等造成了巨大的影响,人们越来越关注电线积冰的形成条件及物理过程,包括气象条件、气流动力学、液滴运动轨迹以及热力学过程。通过外场观测、室内实验和数值模拟研究的不断开展,揭示出电线积冰质量增长过程决定于云降水粒子谱分布、碰撞效率、黏性率、冻结率、碰撞速度和角度等微物理参数,这些参数又受控于降水率、云雾含水量、温度、湿度、风向、风速等宏观气象条件。通过数值模式已可进行电线积冰量和积冰持续时间的定量研究和预测,进而在开发垂冰模式和形态模式等方面也取得了新的进展。在总结过去60多年来电线积冰物理机制和数值模拟研究主要成果的基础上,对开展进一步的深入研究进行了展望。

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6 h的NCEP资料和2010年1月19-20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500 hPa、700 hPa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850 hPa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。

福建省山区电线积冰候特征及预报模型研究

在福建山区,最易对架空线路造成危害的是雨凇型的电线积冰,其次是雾凇型积冰。电线积冰发生在11月到次年的4月,集中出现在12月到次年的2月。电线积冰的形成与温度、湿度、风速(向)、降水量、前期积冰持续时间等因子密切相关。文章介绍了电线积冰灾害等级预报模型的思路、灾害指数计算方法、等级划分标准。效果检验表明,预报回代值与实际值拟合率较高,在实际业务应用中有一定的参考意义。

新疆电线积冰的特性、时空分布及气象条件分析

利用新疆历年电线积冰观测资料对新疆电线积冰的时空分布、种类以及电线积冰出现时的气象条件进行了初步分析。得出:电线积冰出现日数北疆多于南疆,南疆山区多于平原;电线积冰主要出现在冬季,1月和12月出现频率最高;新疆出现电线积冰的主要类型为雾凇;出现电线积冰的气象条件为当日最低气温在0℃以下,空气相对湿度>70%。提出了防御电线积冰灾害的措施。

中国电线积冰灾害研究进展

电线积冰灾害是导致电力系统发生事故的重要自然灾害之一。基于已有研究成果,从电线积冰相关概念与分类出发,对电线积冰的影响与危害、时空分布、成因、影响因子、预报模型、风险评估以及预防措施等方面进行归纳。我国电线积冰灾害以雾凇型积冰和雨凇型积冰为主,主要环境成因包括准静止锋、大气垂直结构和逆温层,同时还受到地形、高度和导线自身特性等的影响。电线积冰灾害总体上呈现北方多雾凇而南方多雨凇的分布特征,20世纪80—90年代的积冰日数较多,90年代后呈下降趋势。为更好地实现电线积冰灾害的模拟与预测,预报模型也在不断完善,包括物理数值模型和统计预测模型;而对于电线积冰灾害风险评估的研究较少,主要集中在电线积冰灾害的危险性和线路的脆弱性。基于多学科指标构建的电线积冰综合性指标、基于灾变过程的综合风险评估及气候变化对电线积冰的影响将是今后重点研究方向。

河南电线积冰气候特征及对架空线路的影响

根据河南１７个基本（准）站建站～１９９７年近４７年的电线积冰资料和探空资料，分析了电线积冰的种类、季节交化、区域差异、及最长持续时间、最大直径、最大厚度、最大重量等发生和表现特征，探讨了电线积冰发生的天气条件和环流因素，提出了防御电线积冰灾害的措施。