電力氣象信息系統的設計與實現

王東升

（國網浙江德清縣供電公司，浙江 湖州 313200）

電網的安全運行與氣象信息息息相關，隨著電網的發(fā)展和擴大，自然災害對電網正常運行的沖擊越來越大，2008年初的大雪冰凍、2016年初大雪極端凍害都給德清的電網帶來了嚴重的影響。長期以來德清地區(qū)電網遭受臺風、暴雨、冰雪、雷電、雷電、大風、大霧等氣象災害侵襲的事件不斷發(fā)生，與此同時，地區(qū)電網檢修、運行方式的變化、地區(qū)負荷調整等對氣象預報、預警信息的要求越來越嚴格，特別是對在線實時氣象信息服務、氣象預報服務、氣象災害預警、電網事故預警等方面的需求日益增大。因此，迫切需要建設一套集成度高、功能全面、與電網緊密結合的電網氣象信息預警系統[1-3]。

目前，國內已有部分電網公司開展電網信息系統平臺建設，為氣象信息御用電網提供了相應的平臺，根據對氣象信息的預測，可以對電網的相關工作提供科學指導[4-7]，為電網安全運行提供保障，更能降低或避免因氣象條件造成的損失，隨著氣象技術的進步，觀測網絡的不斷完善，數值預報精度的提高，結合現代先進的計算機網絡技術為電網提供更精細、更專業(yè)的預報服務產品成為可能。

1 電力氣象信息系統

電力氣象信息系統在充分利用電力和氣象已有軟硬件資源的基礎上，通過氣象雷達數據采集、電力專用氣象設施以及地方氣象來更新實時氣象信息和預報信息，利用建立電網事故預警模型，實現對極端天氣的觀測，預警，進而科學指導電力安全生產。

1.1 系統主要功能要求

1.1.1 基本功能

系統的基本功能包括：天氣實況的查看、天氣預報的查詢；閃電定位的適時監(jiān)控和歷史查詢；大氣電場、雷達、衛(wèi)星資料和臺風路徑等的實時監(jiān)控功能。氣象系統的基本功能如圖1所示。

1.1.2 高級應用功能

高級應用功能主要是利用采集的實時氣象信息和預報信息和預警信息，根據電網的實際情況，對電網的經濟調度進行輔助決策，氣象信息應用對電網產生一定的經濟效益。

雷達衛(wèi)星等氣象信息對突發(fā)性氣象災害預警和定位功能，利用杭州多普勒雷達站對各類中小尺度系統的跟蹤監(jiān)測形成的雷達數據。風云2號G星3D衛(wèi)星資料實時滾動更新，對大尺度天氣系統進行追蹤。實時跟蹤佛堂、莫干山、武康、雷甸、洛舍和新市6個大氣電場和縣內閃電定位信息。通過對上述數據與數值預報、自動氣象站等資料信息的綜合運用，對暴雨、臺風、冰雹、大霧、雷雨大風及其誘發(fā)的地質災害，逐步實現定時、定點、定量化的短時臨近預報和快速進行全方位、多層次的預警發(fā)布服務。形成完善的災害性天氣預報預警體系。

電力氣象信息系統提供了各類氣象信息對減災、增發(fā)電提供科學依據。氣象預報成果評價，可對有關氣象要素的預報值與實況值進行對比統計，計算出預報成果的準確率、合格率等評價指標，以便對氣象部門提供的預報服務進行科學和量化的分析和評價。

基于氣象災害的電網故障預警功能，通過對各氣象要素（臺風、暴雨、火災、雷擊、覆冰等）與各類電網故障事件的相關分析模型，在接收到災害性天氣預報后，及時計算分析可能電網故障事件的發(fā)生概率，發(fā)生地點，并發(fā)布預警信息，故障后得以及時高效的維護保障。

1.2 氣象信息內容及采集方式

1.2.1 信息來源

系統信息源主要來自氣象自動站、雷電定位系統、大氣電場儀器，主要信息包括氣象實時要素數據、氣象預報產品及氣象災害預警信息。

1.2.2 信息內容

德清氣象局提供的全縣標準氣象站的實時信息，包括：氣溫、氣壓、風速、風向、降水量等氣象要素實測值；德清氣象局提供的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細化數值預報信息，包括降水量、溫度相對濕度、云量和風向風速等。

德清氣象局、臺風采集分析系統提供的臺風實時路徑信息和預報路徑信息。浙江省氣象局提供的風云2G的3D衛(wèi)星云圖、杭州多普勒雷達實時信息；德清氣象局提供的大氣電場、閃電定位實時信息如圖2閃電定位信息，圖3大氣電場信息圖；德清氣象局提供的災害天氣預報預警信息（臺風、暴雨、冰雪、雷電、大風、大霧、高溫、低溫等災害性天氣有關氣象要素實測值、預報值及文字警報）。

圖2 閃電定位信息圖

圖3 大氣電場信息圖

2.2.3 采集方式

德清氣象部門提供的數據由專用光纜傳輸。

國家、省、市氣象部門提供的數據將通過互聯網采集其提供的數據。

臺風采集系統提供的數據將通過互聯網采集。

3 系統的結構和效益

3.1 系統的工作方式。

系統采用Browser／Server方式結構，配置通信服務器、PC服務器、PC工作站等硬件設備。系統實現產品制作和發(fā)布的自動化處理，基于Internet互聯網方式，研制專業(yè)氣象服務產品，在氣象局網絡服務器上建立氣象產品數據庫，并進行分類管理，實現產品的全自動化處理和人工干預方式進行上傳。從氣象部門產品數據庫適時調取氣象產品，真正實現氣象專業(yè)化向供電專業(yè)化、人性化轉變，讓供電部門業(yè)務人員直觀易懂，使用簡潔，提高可讀性，提高氣象服務產品使用效率。

德清電力氣象系統主要包括3部分：氣象信息整合平臺、氣象數據采集平臺、氣象預警監(jiān)測系統。

氣象信息整合平臺由氣象部門搭建。通過將種類繁多、來源復雜的氣象數據整合到一個氣象數據庫中，實現氣象信息的整合，提高了原始氣象數據的處理能力，簡化氣象部門工作，提高工作效率，為向供電部門提供更加優(yōu)質高效的專業(yè)服務打基礎。

氣象數據采集平臺搭建于供電部門。通過將氣象數據自動生成可視化圖形，讓用戶直觀地了解氣溫、降雨和風等氣象要素的時空分布情況。

氣象預警監(jiān)測系統分兩部分：一部分展示氣象信息，包括氣象預警、氣象產品等項目；另一部分結合百度地圖，定位氣象災害發(fā)生地和發(fā)生時間。這使得電力設施與氣象信息有機結合了起來，實現了對電力設施的氣象預警，為維護設備安全和檢修線路提供了可靠的依據。

3.2 系統應用效果

德清電力氣象信息系統應用以來，在電網事故排查、方式調整、負荷預測等方面取得了較好的應用效果。在惡劣天氣例如雷擊、大風等來臨時，輸電線路故障概率及風險預警信息為電網調度掌握和控制電網風險提供了更多的信息，為搶修故障點的排查提供了便利，該系統的應用，使得電網調度人員及檢修人員對電網風險、事故處理由被動變?yōu)橹鲃?，大大降低了電網的風險及故障的停電時間，提高了電網的可靠性。具體事件處置如表1所示。

表1 電網事件處置表

4 結束語

通過氣象信息系統可以掌握德清縣境內各地區(qū)的實時天氣狀況，可以調出衛(wèi)星云圖、雷達圖、閃電定位等功能，了解目前天氣狀況，夏季臺風路徑等惡劣天氣具體狀況，分析可能對電力網絡造成損害的重大氣象災害，做好準備措施；該氣象系統還可以預測未來一天至一周的天氣預報，調度部門可以根據氣象情況，如氣溫等預測電力負荷變化，以便合理安排調度計劃。

利用現代化、多樣化的氣象設施和科學技術更好地服務于電力行業(yè)。諸如閃電定位結合百度地圖，自動生成的簡單易懂的圖表為排查雷擊災害引起的線路故障節(jié)省了時間。精細化的降雨預報為檢修線路的工作人員科學安排檢修時間，避開降雨提供了很好的依據。

電力氣象信息系統遵循內容涵蓋全面、操作簡便、顯示美觀、突出重點的原則，通過Web形式，賬戶登陸的方式更好地提供專業(yè)的電力氣象服務，讓相關業(yè)務部門人員高效同步地調閱相關氣象信息。

在已建立的平臺上不斷研究適應電力發(fā)展需要的新產品，拓展專業(yè)服務領域，諸如針對電力設施的檢修維護、施工建設時期的精細化預報，針對水電站發(fā)電計劃、調度、防汛等工作，都需要借助于氣象部門的服務。