一种基于初值扰动的电网风灾集合预报以及验证方法技术

一种基于初值扰动的电网风灾集合预报以及验证方法，所述预报以及验证方法包括以下步骤：1、根据精度需求，将需要开展风灾预报的区域等距划分为经纬网络；2、采集步骤1划分的经纬网络中每个网络点内的观测数据以及全球气象预报场的初值条件以及全球气象预报场的侧边界条件数据；3、通过步骤2所采集的数据进行集合预报；4、对步骤3生成的集合预报进行降尺度计算；5、对步骤4的集合预报降尺度结果进行插值，提取与自动站观测资料对应的预报网格点的预报数据；6、对步骤5生成的预报数据进行检验。本专利的方法能更好地反应观测密度和准确率，在相当的数量上保持集合扰动的不相关，因此优于其它传统方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于初值扰动的电网风灾集合预报以及验证方法
本专利技术属于电网防灾领域，具体涉及一种基于初值扰动的电网风灾集合预报及验证方法。
技术介绍
因气象因素产生的地面大风是困扰世界电力安全生产的一个重要问题，任何一点处输电塔的破坏，都会造成整条线路的破坏，引起电力系统的瘫痪，造成重大的经济损失。统计研究发现，对输电线路危害最大的风的类型包括对流天气产生的大风、台风、冷空气产生的系统性大风等，常导致输电线路发生风偏闪络、舞动跳闸、微风震动和输电杆塔被吹坏的故障，对电力系统的正常供电危害相当大，而且一旦发生故障，很容易引起大面积停电。而对流天气产生的大风造成的故障最多，监测和预警最为困难。国内外在地面大风的预警和预报方面，廖晓农等人在2009年发表于《气象》的《北京雷暴大风气候特征及短时临近预报方法》中，根据数值模式预报和探空数据，研究了形成了北京地区雷暴大风短时潜势预报方法，使用相关分析和多元回归分析技术建立了基于雷达观测和环境条件的雷暴大风临近预报方程。廖玉芳等在2006年发表于《气象科学》的《基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报预警方法》和周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于集合预报的电网风灾预报以及验证方法，其特征在于，所述预报以及验证方法包括以下步骤：/n步骤1：根据精度需求，将需要开展风灾预报的区域等距划分为经纬网络；/n步骤2：采集步骤1划分的经纬网络中每个网络点内的观测数据、全球气象预报场的初值条件以及全球气象预报场的侧边界条件数据；所述观测数据包括历史雷达数据、自动气象站或雷达站观测的气象实测数据；/n步骤3：对步骤2中所采集的数据进行初值扰动，生成扰动后的气象初始场并利用其进行集合预报；/n步骤4：对步骤3生成的集合预报进行降尺度计算；/n步骤5：对步骤4的集合预报降尺度结果进行插值，提取与自动站观测资料对应的预报网格点的集合预报数据；/...

【技术特征摘要】
1.一种基于集合预报的电网风灾预报以及验证方法，其特征在于，所述预报以及验证方法包括以下步骤：
步骤1：根据精度需求，将需要开展风灾预报的区域等距划分为经纬网络；
步骤2：采集步骤1划分的经纬网络中每个网络点内的观测数据、全球气象预报场的初值条件以及全球气象预报场的侧边界条件数据；所述观测数据包括历史雷达数据、自动气象站或雷达站观测的气象实测数据；
步骤3：对步骤2中所采集的数据进行初值扰动，生成扰动后的气象初始场并利用其进行集合预报；
步骤4：对步骤3生成的集合预报进行降尺度计算；
步骤5：对步骤4的集合预报降尺度结果进行插值，提取与自动站观测资料对应的预报网格点的集合预报数据；
步骤6：对步骤5生成的预报数据进行检验。


2.根据权利要求1所述的一种基于集合预报的电网风灾预报以及验证方法，其特征在于：
在所述步骤2中，历史雷达数据包括最大回波强度、回波顶高、径向速度、几何中心位置、云含水量、反射率；
自动气象站或雷达站观测的气象实测数据包括自动站每日逐小时观测的平均风速、平均风向、瞬时风速、瞬时风向、瞬时极大风速及风向；
全球气象预报场的初值条件以及侧边界条件数据从NCEP-GFS全球模式的预报场中获得。


3.根据权利要求2所述的一种基于集合预报的电网风灾预报以及验证方法，其特征在于：
所述初值扰动方法为：
集合预报成员数的总个数为K，第i个集合预报成员的预报扰动和初值扰动定义为:







表示第i个全球模式的预报场与集合预报成员预报场向量的平均值的差值，表示第i个全球模式的预报场对应的分析场与集合预报成员预报场对应的分析场向量的平均值的差值，即分析误差；i＝1,2,3…K，其中及分别为第i个全球模式的预报场及其对应的分析场构成的向量，分析场向量T为变换矩阵；

表示集合预报成员预报场向量的平均值，表示集合预报成员预报场对应的分析场向量的平均值，即：






则由K个集合预报成员构建的预报扰动向量Zf和初值扰动向量Za以及他们的协方差Pf、Pa为：






将预报扰动向量Zf更新为初值扰动Za是利用变换矩阵T来实现的，即通过T矩阵对当前时刻预报扰动向量进行线性组合产生当前时刻的初值扰动；
Za＝ZfT。


4.根据权利要求3所述的一种基于集合预报的电网风灾预报以及验证方法，其特征在于：
所述变换矩阵T的计算方式为：



其中，C是扰动向量，Zf投影到观测空间中的协方差矩阵E的特征向量，观测空间中的协方差矩阵E简称投影矩阵E，Γ则是包含了所有特征值的(K-1)×(K+1)对角矩阵



其中，R为观测误差协方差矩阵，H为线性化观测算子，其为用来储存观测数据的空间，在本发明中用以储存观测数据；HZf为预报扰动向量，Zf为在观测空间H的投影矩阵；是扰动向量C的尺度化因子。


5.根据权利要求4所述的一种基于集合预报的电网风灾预报以及验证方法，其特征在于：
n时刻的初值扰动为:



其中，表示n时刻的初值扰动，Tn表示n时刻的变换矩阵，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明，郭志民，李哲，梁允，姚德贵，刘善峰，王超，王津宇，王磊，李帅，杨磊，苑司坤，高阳，崔晶晶，马建伟，耿俊成，吕卓，陈岑，刘莘昱，张小斐，刘昊，杨文，刘枫琪，马彩霞，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，河南九域恩湃电力技术有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41