北极星输配电网获悉,近日中电联发布了电网冰区分布图绘制技术导则征求意见稿,以下为本网整理原文如下:
前言
本标准依据国标GB/T1.1-2009的规则起草。
本标准由中国电力企业联合会提出。
本标准由全国架空线路标准化技术委员会线路运行分技术委员会归口并解释。
本标准主要起草单位:
本标准参加起草单位:
本标准主要起草人:
电网冰区分布图绘制技术导则
1范围
本标准规定了电网冰区分布图绘制规则,包括基础资料收集、覆冰厚度确定、冰区分布图绘制、冰区分布图修订等。
本标准适用于110(66)kV及以上电压等级的电网冰区分布图绘制,35kV及以下电压等级参照采用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB50545110kV~750kV架空输电线路设计规范
GB506651000kV架空输电线路设计规范
DL/T741架空输电线路运行规程
QX/T152气候季节划分
QX/T45地面气象观测规范
3术语和定义
3.1电线覆冰wireicingcover
云中、雾中或空气中的水份在0℃或更低时与输电线路导地线表面碰撞并冻结的现象。
3.2雨凇glaze
粒径较大的过冷却水滴,碰到温度等于或低于0℃的物体表面,形成玻璃状的透明或无光泽的表面粗糙的冰覆盖层。冰体透明坚固,密度大,黏附力强。
3.3雾凇rime
粒径较小的过冷却水滴,随气流浮动,碰到温度等于或低于0℃的物体表面瞬间即冻结成小冰粒。冰粒之间有气孔,具有白色外表和粒状结构,密度小,黏附力弱。
3.4混合凇rime
当不同粒径的过冷却水滴,随气流浮动,在碰撞物体瞬间,部分为雨凇,部分为雾凇。冰体呈半透明状,密度中等,有一定的黏附力。
3.5雨凇日glazeday
发生雨凇现象的日期。
3.6雾凇日rimeday
发生雾凇现象的日期。
3.7电线积冰厚度wireicingthickness
雨凇、雾凇、混合凇凝附在电线上时垂直于电线的冰切面上冰层积结的最大数值。
3.8等值覆冰厚度standardicethickness
将不同密度、不同形状的覆冰厚度统一换算为密度为0.9g/cm3的均匀裹覆在导线周围的覆冰厚度。
3.9最大覆冰厚度maximumicethickness
当年冬季到次年春季电线上覆冰垂直于的冰切面上冰层积结的最大数值。
3.10冰区分布图icemap
指离地高度为10m、线径为26.8mm与GB50545、GB50665规定的重现期为30年、50年和100年一遇的设计冰厚在电网地图上的分布。
3.11电线覆冰过程icingprocess
电线从开始出现覆冰到覆冰完全融化的过程。
4基础资料收集
4.1常规气象资料
常规气象资料包括:
a)本地区所有气象站点的经纬度坐标和海拔高度;
b)本地区所有气象站点自建站以来(至少10年以上)的每年覆冰期,一般为QX/T152
规定的当年冬季和次年春季内,逐时(日)的降水量、日平均湿度、日最高温度、
日最低温度、日平均温度、日最大风速(10min平均风速)。
记录表见附录A。
4.2气象电线积冰观测资料
气象电线积冰资料包括:
a)本地区所有气象站点自建站以来(至少10年以上)的雨凇日记录、雾凇日记录;
b)本地区所有开展电线积冰观测的气象站点自建站以来的电线直径、电线方向、电线积冰
类型、电线积冰日最大厚度、电线积冰日最大直径、电线积冰日最大重量。记录表见附录B。
4.3覆冰实际观测资料
覆冰实际观测资料是指本地区的观冰站(点)或电网企业在运维过程中积累的覆冰实际观测资料,包括:
a)本地区覆冰实际观测时间、观测地点(覆冰杆塔)的经纬度坐标、海拔高度、覆冰类型
(含雨凇、雾凇和混合凇三种)、覆冰密度和覆冰厚度。记录表见附录C。
b)本地区220kV及以上电压等级电网发生过冰害的时间、发生地点(事故杆塔)的经纬
度坐标、海拔高度、冰害类型(含过荷载引起的倒塔、断线,冰闪,舞动和脱冰跳跃四
种)。
4.4覆冰调查资料
覆冰调查资料是指通过实地走访该地区调查得到的冰厚资料,含调查地点经纬度坐标、海拔高度、覆冰时间、(含雨凇、雾凇和混合凇三种)和覆冰厚度。调查表见附录D。
4.5地理信息资料
地理信息资料包括绘制地区的电子地图(含行政区划、水系、铁路、公路等)、电网地理接线图(含输电线路、变电站、换流站、核电厂、水电厂、风电厂、光伏站等)、数字高程(含海拔、坡度和坡向等)和DL/T741规定的典型微地形区,如垭口微地形、高山分水岭微地形、水汽增大微地形、峡谷风道微地形等。
5覆冰厚度确定
5.1有覆冰记录站点的等值覆冰厚度确定
a)如有等值覆冰厚度记录,则采用记录的数据,直接得出所有年份的最大覆冰厚度数据。
b)如无等值覆冰厚度记录,但有覆冰重量、尺寸记录,则根据覆冰重量、尺寸计算出等值
冰厚,计算公式见附录E的E.1、E.2、E.3,可算出所有年份的最大覆冰厚度数据。
5.2无覆冰记录站点的等值覆冰厚度数据计算
5.2.1气象站点无覆冰记录年份的数据处理
利用气象站点资料得到站点的覆冰数据,各地区宜根据实际情况选用合适方法,参见附录F。
5.2.2实测站点无覆冰记录年份的数据处理
对于实测站点无覆冰年份,通过调查、走访周围3km~5km范围内当地知情人得到原始覆冰厚度,并按照5.1中的方法折算成等值覆冰厚度,得到实测站点所有年份的最大覆冰厚度之数据。
5.2.3可靠性分析
对计算或调查的覆冰资料进行合理性检查和可靠性程度评价,如发现问题,需及时复查核实。筛选具有代表性好、可靠性高的覆冰资料作为绘制冰区图的基础数据。
5.3电线平均高度与线径修正
根据GB50545规定,将标准覆冰厚度修正到电线平均高度为10m处和电线线径为26.8mm。
5.3.1平均高度修正
平均高度修正系数计算公式为:
(1)
式中:
设计电线平均高度,取10m;
实测或调查覆冰电线平均高度,m;
Β电线平均高度修正指数,推荐取值0.22。
5.3.2线径修正
线径修正系数计算公式为:
(2)
式中:
设计电线直径,统一为26.8mm;
实测或调查覆冰的电线直径,mm。
5.4覆冰厚度数据插值
5.4.1网格划分
将绘制区域按照经纬度划分为0.0009°×0.0009°(90m×90m)的网格。
5.4.2基于地形修正的网格插值
对于每个网格,考虑海拔高度、微地形特点进行插值,插值方法见附录G。
5.4.3不同重现期覆冰厚度计算
对每个网格采用极值Ⅰ型概率统计模型计算不同设计重现期的覆冰厚度,计算公式如下:
(3)
式中:

6冰区分布图绘制
6.1一般规定
6.1.1冰区分布图以各省(自治区、直辖市)电力公司为基本绘制单位,根据网格最大覆冰厚度数据绘制本省电网冰区分布图。
6.1.2相邻省份交界区的冰区绘制,各方应及时沟通,联合确定交界区的冰区等级。
6.1.3冰区分布图应按照30年、50年、100年重现期分别进行绘制。
6.2冰区分级
根据网格最大覆冰厚度,按照轻冰区[[0~5)、[5~10)]、中冰区[[10~15)、[15~20)]、重冰区[[20~30)、[30~40)、[40~50)、50及以上]对冰区进行分级。
6.3制图
6.3.1根据冰区分级结果,利用地理信息软件进行绘图。
6.3.2冰区分布图采用国家2000坐标系或WGS84坐标系。
6.3.3图纸规格:
a)纸质冰区分布图一般应采用0号图纸,也可以根据实际需要的大小来绘制。
b)图面四周边框预留尺寸如下:上方6cm用于写标题;下方及左右分别为2cm,边框线
外空白,图名统一为“XX电网XX重现期冰区分布图”,位于全图正上方,比例尺寸及
图例等位于图的右下方。
c)冰区分布图应附加版本信息。版本信息统一为“XX-20XX”。前符号为地区名称拼音的
大写字母,后四位阿拉伯数字为该图的年份。
示例:XX市2015年版冰区分布图版本信息:BEIJING-2015。
6.4图面和颜色
6.4.1冰区色彩层必须位于第一层图面,且冰区色标要求如表1。
表1冰区分布图色标要求

6.4.2根据对应的冰区分级颜色进行绘制。
6.5覆冰微地形与覆冰故障点图例
6.5.1覆冰微地形区图例表示法:圆圈○,圆圈直径为6mm,颜色为黑色,图线宽度为1.2mm。
6.5.2覆冰故障点图例表示法如下:
a)倒塔、断线:+,符号高度为5mm;
b)冰闪:,符号高度为5mm。
c)脱冰跳跃:V,符号高度为5mm。
7冰区分布图修订
冰区分布图自发布日起每3年修订一次,局部地区可根据实际情况每年进行修订。
附录E
(资料性附录)
等值覆冰厚度计算方法
等值覆冰厚度可以通过覆冰冰重、电线覆冰尺寸记录进行计算。其中,覆冰冰重、电线覆冰几何尺寸等的测量应符合QX/T45《地面气象观测规范》的要求。
根据覆冰冰重计算标准冰厚

覆冰密度的计算主要建立的实测覆冰资料的基础上进行,根据实际观测的覆冰数据的不同,主要有以下三种计算公式:


其中覆冰形状系数Ks应由当地实测覆冰资料计算分析确定。无覆冰实测资料地区可参考表E.1选用。

附录F
(资料性附录)
覆冰厚度估算参考计算方法
利用气象资料构建的覆冰厚度估算计算公式主要包括:基于连续雨(雾)凇日数的覆冰厚度计算方法、Jones系列模型法。
F.1基于连续雨(雾)凇日数的覆冰厚度计算方法
当气象站点具有雨(雾)凇观测记录时,但覆冰厚度、几何尺寸记录缺乏可以用于该方法进行历史覆冰厚度计算,计算步骤及公式如下:
a)对于气象站点无覆冰记录的年份,根据该气象站点的雨(雾)凇日记录,按照出现雨凇记为1、雾凇记为2、没有雨(雾)凇记为0的每日计算规则,计算出每个气象站点在每次电线覆冰过程中的雨雾凇日。
b)在每次电线覆冰过程中:当出现的雨(雾)凇日记录(记录为1或2)时,则计算覆冰增长厚度(符号为正);当无雨(雾)凇日记录(记录为0)且平均温度大于0℃时,则计算覆冰消融厚度(符号为负);当无雨(雾)凇日记录(记录为0)且平均温度小于等于0℃时,则覆冰增长厚度和消融厚度均为0。
c)每次电线覆冰过程的初始覆冰厚度记为0mm。在此覆冰过程中,将每日的覆冰增长厚度与覆冰消融厚度进行累加,可计算出每日的覆冰厚度,当覆冰厚度计算值为0时,停止计算。覆冰增长和消融厚度具体计算公式见附录E。
d)利用气象站点有覆冰记录年份的计算覆冰厚度和实际覆冰厚度,采用最小二乘法对无覆冰记录年份的计算覆冰厚度进行误差修正。
e)根据经过误差修正后的计算覆冰厚度得出在无覆冰记录年份的最大覆冰厚度数据。结合气象站点有覆冰记录年份的最大覆冰厚度数据,得到气象站点所有年份的最大覆冰厚度数据。
基于雨(雾)凇的覆冰厚度计算公式如下:

雨凇时间段的初始覆冰厚度为0,即;当>0时,为融化厚度,时,为覆冰增加厚度。
F.2Jones系列模型法
当观测覆冰数据序列较短,没有雨(雾)凇记录,但有详细的历史气象记录时,可采用Jones模型及其改进后的模型进行计算,模型包括Jones模型、CREEL模型、刘和云模型、改进型Jones模型,具体如下:
a)Jones模型



附录G
(资料性附录)
覆冰厚度估算的网格插值方法
对于没有气象数据且无覆冰观测或调查资料的地区,首先进行网格划分,再根据网格内的地形及已有的覆冰数据,采用插值方法来估算覆冰厚度。基于地形的网格插值方法主要包括:地形跟随的五点反距离平均插值和基于区域划分的覆冰厚度空间推算法。
G.1地形跟随的五点反距离平均插值
对每个细网格,先利用数字高程数据得到该网格内的平均海拔高度为H,再找出该网格附近最近东、西、南、北和西北5个方向上最近的气象站点、实测站点的地理坐标和海拔,分别计算出与5个站点的距离计算公式如下:

对于微地形、微气象区域的所在网格,根据微地形类型及其相应修正系数进行覆冰厚度修正,覆冰厚度修正系数见表G-1。垭口微地形、高山分水岭微地形、水汽增大微地形、峡谷风道微地形
表G.1微地形、微气象类型及覆冰厚度修正系数

G.2基于区域划分的覆冰厚度空间推算法
在高海拔复杂地形下,一般冰厚随海拔高度增加,在某一高度到达最大,然后超过其高度后冰厚又迅速减小,甚至消失。因此,在空间关系模型中间加入海拔高度、坡度、坡向因子的二次项,体现这一覆冰分布特点。具体方法如下:
a)覆冰气候条件分区
考虑大连续覆冰增长日数、站点逐年最大覆冰冰厚、冷空气路径、地形走向及高程分布特征等因素划分覆冰气候区。
b)冰厚空间推算模型
对区域内站点的海拔、坡向、坡度等地形环境参数与站点标准冰厚进行建模,模型如下所示:


附录H
(资料性附录)
XX省电网冰区分布图实例
H.1XX省电网30年一遇的冰区分布图见图H.1。

图H.1XX省电网30年一遇的冰区分布图
H.2XX省电网100年一遇的冰区分布图见图H.2。

图H.2XX省100年一遇冰区分布图
