输电线路山火监测预警系统的研究及应用

研发了输电线路山火监测预警系统并成功应用于多省市跨区电网线路。介绍了火点监测基本原理,给出了基于卫星遥感的输电线路山火监测与预警系统硬件和软件架构及其组成功能。为提高火点判识准确度,提出一种火点判断阈值自适应算法;提出了火点与杆塔距离优化算法,减少杆塔距离计算量。研制的输电线路山火监测与预警系统成功应用于多省市跨区电网。应用结果表明,研制的输电线路大范围山火监测系统能准确有效地监测输电线路山火并及时发布预警信息,有利于提高电网抵御山火灾害能力。     

湘赣电讯

<正>湖南:科技助力清明线路零跳闸清明节期间,国网湖南电科院防灾实验室准确预测多地区线路山火,运用科技手段高效灭火,有力保障了湖南电网安全运行。2014年清明节前夕,国网湖南电科院防灾实验室提前发布南方15省电网山火中期预报,预测湖南、江西等地区4月4~5日将发生大面积山火,并发布了橙色预警。山火监测系统准确监测到跨区电网山火898个,一级告警火点55个,监测到湖南电网一级告警火点12个,准确率达92%以上。4月2日,国网湖南电科院派出由22名灭火技术人员组     

山火灾害对电网故障率的时空影响

根据山火造成电力设备故障的途径和机理,建立输电线在山火灾害下的故障率修正模型,提出按电网故障率的时空分布预警防御算法。将山火信息与地理环境及气象信息相结合,预测山火的蔓延行为;动态评估线路闪络概率,预报输电线故障率的时空分布。使风险越大的潜在故障得到越高的关注度,提高电网停电防御系统对山火灾害的预警能力。     

电网山火灾害特征及风险预警技术

为了有效预报山火发生导致的大面积电网线路跳闸停电事故,文中利用2008—2017年广东电网山火点数、过火面积和主网跳闸频次数据,研究了该省电网山火灾害年际变化趋势并提出了一种基于偏最小二乘(PLS)法的电网山火风险预警模型。研究发现粤东和粤北地区为山火敏感易发地带,且其架空线路覆盖区内山火发生有明显增加趋势。另外,文中基于历史气象数据、植被数据和地形数据,采用PLS挑选主要的山火预报影响因子,结合应用统计学原理建立了一种优化的电网山火风险预警模型。通过广东电网实际运行山火跳闸案例测试,验证了文中所提方法预测电网山火发生时间和地点的准确性。     

山火灾害引发的输电线路跳闸风险实时分析方法及应用

近年来,山火灾害已成为输电线路跳闸停运的重要原因之一。现有的山火监测方法无法广域实时监测火点和获取线路所处微地形区域的小尺度气象数据,从而难以准确实时地分析山火条件下线路跳闸风险。据此,该文提出一种考虑山火灾害的输电线路跳闸风险实时分析方法。首先,基于同步卫星技术实现了输电线路附近山火的实时监测,其次,提出了多重嵌套的中小尺度气象预报模式以解决气象数值预测精确度与时效性的矛盾,再次,提出了综合考虑降水、植被、风场等各种环境因素的线路跳闸概率实时计算模型,最后,以湖南省历史山火高发期的案例验证了模型的准确性,结果表明,该方法能够实时、准确地分析输电线路山火跳闸风险,为大范围山火灾害下电网的安全运行和应急处置提供重要的数据支撑。     

基于概率统计的输电线路山火监测方法

传统基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据的山火监测方法火点误报率较高、判别低温火点的能力较弱、无法识别工业火点.为此,提出了一种基于概率统计的输电线路山火监测算法.该算法利用概率统计的方式提取潜在火点,对传统算法进行了标准差系数和背景阈值的修正.利用改进算法从已有的潜在火点中识别火点,将火点中的噪声点滤除,通过归一化植被指数(NDVI)的大小判断该火点是否为山火点.结果表明,该算法可以降低火点的误报率,具有较强的工业火点识别能力以及一定的低温火点识别能力.该算法成功辨识出了2013-10-25在安徽境内特高压线路锦苏线附近的山火,及时进行了预警,避免了山火跳闸事故的发生.     

基于Himawari-8静止气象卫星的输电线路山火监测与告警技术

传统基于极轨卫星的输电线路山火监测技术受卫星过境时间的限制,无法实现对广域输电线路走廊进行24h不间断山火监测。为此,基于Himawari-8静止气象卫星提出了一种24h不间断输电线路山火监测与告警技术。为保证火点判识算法具有较高的准确率和良好的普适性,综合考虑太阳高度角、非植被像元和云像元对火点判识的影响,提出了一种基于自适应动态阈值的火点判识算法。另一方面,预先将输电线路杆塔信息和告警等级以网格形式进行储存以提高告警效率。一旦在网格内监测到火点,则自动向输电运维人员推送受影响的线路杆塔信息和告警等级。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测系统,实现了全天时输电线路山火监测以及快速准确地发布告警信息,使得该电网连续3年(2017—2019)在用火高发的清明节期间未发生输电线路山火跳闸事故。     

基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型

山火灾害易诱发架空输电线路跳闸事故,严重危害电网的正常稳定运行。为降低山火灾害对电网运行的影响,提高架空输电线路山火防治水平,本文提出了一种基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型。该模型首先在森林火险气象指数的基础上,综合考虑地表燃烧因子和历史火情因子的影响,构建了输电线路山火风险等级评估指标体系;然后结合专家评分采用图模型和最优理论降低赋权中的主观随意性,确定了各因子权重系数,并利用3 km×3 km分辨率的降水预报数据对山火风险等级进行修正,实现了输电线路山火风险等级预测;最后以南方电网山火高发期卫星监测热点分布情况,验证了所提方法的准确性。该方法目前已成功应用于南方电网山火监测预警中心,可指导输电运维人员提前巡查重点隐患线路,降低架空输电线路山火跳闸风险,提高电网安全稳定性能。     

基于多指标综合评价的配电网接地故障山火风险等级划分

近年来由电力故障引发的森林火灾时有发生,配电网接地故障若未被及时切除,故障电弧可能引燃周边植被,进而引发森林火灾。为开展差异化的防山火措施,提出一种基于多指标综合评价的配电网接地故障山火风险等级划分方法。结合无人机巡线数据、配电线路历史故障数据、气象数据及自主设计的植被电弧燃烧性实验,分析相关山火风险因子。利用德尔菲网络分析法确定各山火风险因子权重及风险得分,加权求和得到山火风险综合得分,从而确定配电线路山火风险等级。对湖南电网某10 kV配电线路进行实际案例分析,验证了该方法能较为准确地划分配电线路山火风险等级,明确线路山火防治重要区段,为面向山火防治的配电线路接地故障处置装置运行机理提供有力辅助参考。     

台风对电网的影响分析及应对措施

台风是中国中东及东南沿海地区较为常见的灾害性天气,伴随台风的大风、降水及次生灾害会严重威胁电网设备安全运行,且传统气象部门台风预报精度有限,对电网制定防台应对措施指导意义不强。文中对近年来台风对沿海地区电网设备的主要影响进行了分析,介绍了基于国网台风监测预警中心的台风监测预警机制,主要包括台风监测预警中心总体架构、主站和子站功能以及中期、短期预警发布机制;提出了调度应急处置、设备性能提升、隐患排查治理、加强沟通联动等电网设备抗台风相关技术和管理措施。通过对电网遭受台风侵袭的危害特征、监测预测技术以及应对措施进行讨论,为电网防台抗风工作提供有益经验。     

基于区块链技术的电网灾害预警决策系统

为了进行电网自然灾害风险预警,减少自然灾害对电网的影响,研究了基于区块链(block chain,BC)技术的电网灾害预警决策系统。首先,根据电网与自然灾害之间的耦合作用关系,挖掘电网智能设备采集数据及自然气象等信息资源,搭建了区块链支持的电网灾害预警决策系统的总体架构。然后,以电网冰灾为例,根据气象预报和微地形等信息,利用模型预测控制(model prediction control,MPC)算法修正了电网输电线路覆冰模型,建立了由线路覆冰过重、舞动以及绝缘子闪络引发的线路故障概率模型。最后,通过MPC算法求解输电线路覆冰预警模型,实现了线路故障预警。以某市西北部和中部几条220kV线路为例进行覆冰预测分析,验证了提出的基于区块链的电网灾害预警决策系统对覆冰厚度进行预测的可行性和有效性。     

基于天气雷达数据的强对流天气下输电线风偏放电预警方法

夏季多发的强对流天气引起的高频次、大范围的输电线路风偏放电事故是电网"迎峰度夏"面临的主要威胁之一。天气雷达是预测强对流天气的有效工具,在气象与电力行业的融合日益紧密的背景下,提出了一种基于天气雷达数据的强对流天气下输电线路风偏放电预警方法。基于天气雷达对强对流的监测数据,采用两层支持向量机构建了强对流大风预测模型,实现对强对流大风风力的三级预测;根据绝缘子串发生风偏时的几何模型,推导了风偏临界风速与输电线路自身参数的关系;结合风力预测结果和输电线路的风偏临界风速,计算风偏放电概率并发布相应等级的预警。通过算例验证了所提方法的可行性和准确性。     

基于GIS的电网气象灾害监测预警系统的研制

基于GIS的电网气象灾害监测预警系统接入多种形式的气象源数据,将气象灾害与电网设备GIS数据进行关联分析,建立电网运行领域可靠的灾害性天气预警模型,对涉及的电网设备进行预警。采用多种数据解析技术将XML、二进制等数据文件解析为预设格式数据;采用时序图技术实现各种气象信息的时序播放,展现其变化趋势;利用基于等值面提取形成的气象色斑图展示气象要素的地区分布情况和变化趋势。系统的研究与应用,对科学安排电网规划、运行,有效实现电力设施的防灾、减灾及电网安全运行精细化管理,具有重要作用和社会价值。     

提高电网短期负荷预测精度的研究

以广东珠海电网为例,对负荷特性、经济发展特点、气候变化、预测技术等影响负荷预测的因素进行分析,提出提高电网短期负荷预测精度的措施:建立和完善典型日负荷样本数据库;特殊事件造成负荷较大变化时进行人工干预;合理做好负荷日的类型分析;采用扩展短期负荷预测方法进行明日负荷预测;建立气象负荷数据源预测模型.这些措施在珠海电网中应...     

地区电网调度智能辅助决策软件设计

地区电网调度智能辅助决策软件涵盖事前预警、事中诊断、事后恢复3个连续性过程.通过设备状态监视、稳定断面监视、系统预警等3个层次对电网薄弱环节进行分析,准确把握电网的监控要点,给出相应的优化校正策略.事故时依据开关变位、保护动作等信息,基于拓扑分析原理准确诊断出故障范围,生成故障影响报告,自动提供失电区恢复策略.地区电网调度智能辅助决策软件的特点为智能、实用、主动、可视化,可有效提高调度运行人员驾驭大电网的能力,缩短事故处理时间,使电网调度由目前的"人工分析型"上升为"自动智能型".     

计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统

随着以特高压互联为骨干网的坚强智能电网的发展,以及能源互联网的兴起,传统的电力系统和通信信息系统融合已成为一种必然。通信信息系统的异常(包括自然故障和恶意攻击)给电网安全稳定运行带来的影响也已显现,而且会越来越大。因而在进行电网的停电防御时,必须计及通信信息安全的影响。文中提出了通信信息三道防线的概念,并实现了能对通信信息风险进行预警、对通信信息故障进行决策支持的通信信息安全防御系统;提出了电力和通信信息融合的电力系统停电防御架构,以及计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统的实现方法。算例表明,计及通信信息及其风险后,将会提高电网停电防御系统的控制措施的有效性、可靠性及经济性。     

面向智能电网的新一代电能质量管理平台

总结了电能质量监测系统发展趋势,提出建立基于现有电能质量监测系统的电能质量管理平台。在电能质量评估功能基础上,加入了分级电能质量预警、谐波潮流计算、薄弱环节/扰动源识别、电能质量趋势预测、综合管理措施和动态仿真功能。采用异常数据挖掘技术,实现电能质量预警模块中超标和异常检测,并依据阈值设定的不同,提出了稳态和暂态电能质量指标的4级预警策略,并建立了相应预警特征事件库。平台引入电能质量水平趋势预测和动态仿真模块校核管理措施的策略。最后,提出将功能集成化的平台应用于优质供电园区电能质量管理和控制中的构想。该平台电能质量评估和预警模块已投入电网实际应用。     

广域保护与预防控制系统在都匀电网应用的探讨

对广域保护与预防控制系统的简介及对传统保护现状的分析,提出了在都匀南部电网采用双主站配置方式,站域保护层采用单主站配置方式,利用原有保护操作箱实现跳、合闸功能的广域保护与预防控制系统。     

山火预警技术在输电线路的应用现状

简述了输电线路监测山火的意义和必要性,分析了山火导致输电线路跳闸的机理。将目前应用于输电线路山火监测的方法分为两种:一种是宏观的、大范围的卫星遥感山火监测技术,另一种是局部的、小范围的传感器网络监测技术。综合分析了目前预警方法和对应算法的应用原理,详细分析和比较了现有预警方案的优点和不足之处。由于可借鉴的山火历史数据少,且输电线路监测环境恶劣,更应注重预警模型以及算法的配合。总结了山火预警技术在输电线路上应用尚未解决的诸多问题,研究更适合于输电线路运行环境的山火预警技术是未来的发展方向。     

恶劣天气下的复杂电网连锁故障在线预警

尽管网架结构日益坚强,但部分区域电网主通道线路走廊气候条件复杂,恶劣天气导致元件发生"故障聚集"现象使电网发生连锁故障的概率大大提高。为此通过分析恶劣天气下电网连锁故障的产生机理,结合小世界理论提出了恶劣天气下复杂电网连锁故障在线预警模型。利用电网具有自组织临界性的特点提出电网临界线路的判断约束标准,通过考察系统局部元件集合性质变化的方式来预判系统整体是否存在进入自临界状态的趋势。分析认为长程连接线路是传播连锁故障的主要路径,并提出以线路介数来定义长程连接线路。预警模型对临界线路集中的长程连接线路进行预警,可为调度员预防连锁故障的发生提供依据。对中国某区域电网的仿真分析验证了理论方法的正确性和预警模型的有效性。