(正在對電網(wǎng)進行融冰的直流融冰裝置。)
。娋W(wǎng)融冰現(xiàn)場。)
。▏W(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心監(jiān)測室,攝像頭拍攝的常德壺瓶山某電塔實景。一張照片從被拍攝到被傳送回監(jiān)測室最快不到一分鐘。)
湖南壺瓶山上的某條輸電線路未來一周內(nèi)是否會覆冰?冰情會是怎樣?這個事,國家電網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心知道。
不僅是湖南,作為國家電網(wǎng)公司唯一的輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)重點實驗室,目前在輸電線路防冰工作方面,國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心已經(jīng)服務(wù)到南方容易覆冰的湖南、江西、浙江、安徽、重慶等10個省份,開展電網(wǎng)覆冰長、中、短期預(yù)測。
除了覆冰,對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行可能有重大影響的還有山火。目前,國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心也已開展國網(wǎng)12省市的山火預(yù)報與監(jiān)測,并創(chuàng)下清明節(jié)無雨日湖南電網(wǎng)零跳閘的記錄。
1月8日與10日,國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心完成的針對防山火與防冰融冰的4個科研項目,分別通過了中國電機工程學會組織的技術(shù)鑒定。中國科學院專家對國家電網(wǎng)公司在電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域取得的成就給予了高度評價,鑒定這4個項目均為“國際領(lǐng)先水平”。
電網(wǎng)冰情預(yù)測
2008年南方地區(qū)的冰災(zāi)讓人記憶深刻,當時電網(wǎng)損失重大。此后,每逢冰雪災(zāi)害,人們心中總是不禁有疑問:會影響供電嗎?如今電網(wǎng)抗冰能力是否有提升?電網(wǎng)人是否還談冰色變?
國網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心副主任張紅先介紹,電網(wǎng)冰情預(yù)測預(yù)報是世界性難題,真正意義上可以證明我國電網(wǎng)從懼怕冰災(zāi)轉(zhuǎn)變?yōu)閺娜輵?yīng)對、降伏冰災(zāi)是“電網(wǎng)大范圍冰凍災(zāi)害預(yù)防與治理關(guān)鍵技術(shù)及成套裝備”項目的成功。該項目于2014年1月10日,榮獲了2013年度國家科學技術(shù)進步獎一等獎。
電網(wǎng)為什么會覆冰?為什么南方輸電線路的覆冰強度會遠遠超過氣溫更低的北方?
對這個問題,相關(guān)研究人員給出的解釋是,北方冬季由于氣溫較低,降下的是純雪,不容易結(jié)成冰。而南方由于濕度較大、大多數(shù)時候下的是凍雨,凍雨遇到物體極易結(jié)成冰,而且會一層一層越結(jié)越厚。這就使得南方遭遇的冰凍強度、范圍、持續(xù)時間都超過了北方。
要想準確預(yù)測電網(wǎng)覆冰,這些顯然不夠。國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心主任陸佳政和覆冰預(yù)測攻關(guān)組成員收集整理了過去60年間湖南的覆冰資料,繪制了上萬張?zhí)柡谧、副熱帶高壓、電網(wǎng)地形等因子與覆冰的關(guān)系圖,力圖從海量的數(shù)據(jù)資料中分析尋找各因子的影響與規(guī)律。
最終,陸佳政等人發(fā)現(xiàn)了影響電網(wǎng)覆冰的17個關(guān)鍵因子,首次揭示了“日地氣耦合”電網(wǎng)覆冰規(guī)律,提出了電網(wǎng)覆冰長、中、短期預(yù)報方法,開發(fā)了國際首套電網(wǎng)覆冰自動預(yù)報系統(tǒng)。電網(wǎng)冰情預(yù)測預(yù)報這一世界性難題被陸佳政帶領(lǐng)的研究隊伍成功攻克。隨后,預(yù)報系統(tǒng)在多省應(yīng)用表明,長、中、短期預(yù)測準確率分別高達90%、83.9%、98%。
覆冰監(jiān)測
觀察覆冰絕不是設(shè)一個瞭望哨或裝一個攝像頭那么簡單。不僅要能看清楚,還要不受惡劣天氣影響;不僅能看得準,還要能測出覆冰有多厚。在線監(jiān)測 直升機/無人機 人工觀察,讓電網(wǎng)人真正有了一雙全天候的“千里眼”。
覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用改變了過去純靠人力觀測的狀況,大幅降低了觀測人員的勞動強度。然而,冰情監(jiān)測攝像頭卻要隨時經(jīng)受冰雪等惡劣天氣的考驗。
攝像頭發(fā)生結(jié)冰或被濃霧覆蓋,無法清晰拍攝現(xiàn)場冰情,怎么辦?怎樣才能最大限度發(fā)揮攝像頭的作用?
國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心研究人員先后制定了數(shù)十種技術(shù)方案,并對每一種方案在零下15攝氏度以下的人工氣候室進行反復(fù)實驗驗證。經(jīng)過300余次試驗和改進,研究人員終于研制出了具有覆冰圖像防霧、抗電磁干擾能力強等特點的紅外動態(tài)圖像監(jiān)測裝置,為開發(fā)高可靠性的輸電線路覆冰自動監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
新系統(tǒng)還可自動識別覆冰厚度,提供清晰的現(xiàn)場實時覆冰信息,監(jiān)測精度達1毫米,可靠性達92%,決策效率提高了95%,已在湖南、廣東等地區(qū)布點340余套,運行可靠性高,目前仍在積極推廣中。
2012年12月,郴州電網(wǎng)出現(xiàn)重冰區(qū),當時覆冰系統(tǒng)實時監(jiān)測到輸電線路覆冰最厚達40毫米。有了“千里眼”的幫助,搶險人員于第一時間迅速出動,贏得了寶貴的抗擊冰凍災(zāi)害時間。
防凍融冰
用木棒人工敲除輸電線路上的覆冰曾被認為是最有效的方法。現(xiàn)在,電網(wǎng)員工融冰的手段已經(jīng)今非昔比:3個系列9種型號直流融冰裝置,涵蓋10千伏到500千伏各個電壓等級,90分鐘內(nèi)可實現(xiàn)上百千米線路融冰。人工敲冰,有了專業(yè)工具。
湖南隆回小沙江供電所所長劉軍說,同樣的線路過去組織30多人分成3組,敲敲打打地忙碌一整天才能完成任務(wù);利用融冰工具,現(xiàn)在只需線路維護班6個人出動,用一個多小時就可以完成融冰任務(wù)。
張紅先介紹,近年來,根據(jù)實際應(yīng)用需要,國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心陸續(xù)開發(fā)了3個系列9種型號的直流融冰裝置,涵蓋了從10千伏到500千伏各個電壓等級。針對特高壓線路開發(fā)的直流融冰裝置也已經(jīng)通過驗收,即將投入實際應(yīng)用。
直流融冰裝置90分鐘內(nèi)可實現(xiàn)上百公里線路融冰,目前已在南方冰災(zāi)易發(fā)省份推廣應(yīng)用100多套,成功實施了數(shù)百次現(xiàn)場融冰,融冰成功率達100%,節(jié)省線路抗冰改造投資達63.5億元。
要想實現(xiàn)電網(wǎng)“抗冰”,只有強健電網(wǎng)筋骨。2008年低溫雨雪冰凍災(zāi)害后,國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心的研究人員注意到,在冰災(zāi)中,大量輸電線路因發(fā)生冰閃而跳閘停電。研究人員因此確立了開展復(fù)合絕緣子防冰閃試驗研究的突破方向。
在陸佳政的帶領(lǐng)下,項目組人員堅持完成了上千次冰閃試驗,終于攻克了電網(wǎng)防冰閃停電關(guān)鍵技術(shù),發(fā)明了高可靠性的防冰閃復(fù)合絕緣子,線路冰閃跳閘率降低了90%。目前,防冰閃復(fù)合絕緣子已在220千伏及以上線路推廣應(yīng)用8000多支,有效防止冰凌橋接,減少污穢晶析,應(yīng)用線路未發(fā)生一起冰閃跳閘事故。
除了覆冰,對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行可能有重大影響的還有山火。在輸電線路防山火方面,目前國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心開展了國網(wǎng)12省市的山火預(yù)報與監(jiān)測。
截至目前,該中心準確監(jiān)測到國網(wǎng)220kV及以上線路山火達1200多處;發(fā)明系列防山火裝備和高效滅火液,已在國網(wǎng)推廣應(yīng)用160多套。應(yīng)用中心研發(fā)裝備撲滅現(xiàn)場山火80余起,并創(chuàng)下了清明節(jié)無雨日湖南電網(wǎng)零跳閘的記錄,獲帥總及國網(wǎng)運檢部表彰。
1月8日與10日,國網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心完成的“電網(wǎng)山火致災(zāi)機理研究、監(jiān)測預(yù)警及防治關(guān)鍵技術(shù)與裝備”、“輸電線路防冰實驗室關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”、“基于長中短期精細化預(yù)報的電網(wǎng)冰災(zāi)智能預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)”、“特高壓輸電線路直流融冰關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制”四個科研項目,分別通過了中國電機工程學會組織的技術(shù)鑒定。
中國科學院專家對國家電網(wǎng)公司在電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域取得的成就給予了高度評價,鑒定這4個項目均為“國際領(lǐng)先水平”。
相關(guān)鏈接 國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心介紹
國網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心于2014年9月3日正式成為國網(wǎng)湖南省電力公司直屬二級機構(gòu),主要職責:負責對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有重大影響的自然災(zāi)害機理、預(yù)測、監(jiān)測、防治措施、應(yīng)急處置等技術(shù)的研究、推廣工作;負責電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)裝備的運維工作;負責電網(wǎng)主要災(zāi)害的預(yù)測與預(yù)警工作;負責國網(wǎng)26省輸電線路覆冰、山火預(yù)測預(yù)警工作。
目前,設(shè)綜合管理部1個職能部門,國網(wǎng)輸電線路覆冰預(yù)測預(yù)警中心、國網(wǎng)輸電線路山火監(jiān)測預(yù)警中心、災(zāi)害模擬與機理研究室、災(zāi)害預(yù)測與監(jiān)測技術(shù)室、防災(zāi)措施研究室、災(zāi)害評估與應(yīng)急研究室6個業(yè)務(wù)部門。在職員工32人,其中,國家中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才1人、國網(wǎng)專業(yè)領(lǐng)軍人才3人,博士9人、碩士13人。
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