山火預警技術在輸電線路的應用現狀分析

國網浙江電力公司麗水供電公司 323000

摘要：由于我國電網分布的地區非常廣泛，且幾何尺寸也比較大，我國輸電線路極易受到山火等自然災害的威脅和破壞。但隨著我國電力資源開發的程度逐漸加深，輸電線路穿過的高山峻嶺越來越多，受到自然災害的威脅越來越大。本文主要闡述了山火技術在輸電線路中跳閘的原因，并分析了目前應用廣泛的無線傳感技術和遙感山火技術，以供參考。

關鍵詞：山火預警技術；輸電線路；無線傳感技術；衛星遙感

隨著我國經濟的快速發展，電力資源開發速度越來越快。但是我國大部分地區地形比較復雜，氣候條件也比較復雜，發生自然災害的可能性比較大。這對輸電線路的造成極大的危害，很容易出現山火，進而發生輸電線路跳閘、燒毀鐵塔等嚴重事故。因為輸電線路重合閘的時間僅為1秒，但是山火持續的時間很長，因此輸電線路重合閘的成功率非常低。

一、輸電線路受山火影響發生跳閘的原因

1.受區域空氣密度下降的原因

由于區域內發生火災，區域內溫度急劇上升，這將導致區域內的空氣密度下降。由于區域內部空氣密度急劇下降，區域內氣壓會慢慢降低，形成低壓中心，這會使導線與地間隙之間的擊穿電壓降低，很容易使空氣被擊穿，進而發生輸電線路對地放電的現象。

2.電場發生畸變

由于電場發生畸變，導致周圍分布的顆粒觸碰發生放點現象。火焰中本身就存在很多帶點的電荷，很可能使周圍的電場發生畸變。而且植被的燃燒很容易使碳化灰燼漂浮在帶電的強電場中。因此在空間電荷和高溫的綜合作用條件下，帶電顆粒會產生流注放電的現象，這會使熱游離和火焰化學電離產生的電荷與顆粒碰撞而產生流注放電，在這個過程中很容易出現大量的電荷，當這些電荷慢慢聚集到放電通道時，極易形成電弧，從而發生空氣被擊穿的現象。

3.空氣熱游離

山火發生時，火焰距離輸電線路比較遠，不容易產生危害。但是山火火焰產生的溫度非常高，達到1000攝氏度以上，這種情況很容易使空氣產生游離的現象。因為高溫情況下地面會產生游離的帶電粒子，而且會使地面游離出很多的電子。當火苗向高處上升時，地面的電荷區也會隨之上升。在此期間會產生很多微粒和濃煙，這將使空氣的絕緣性大大降低，從而導致空氣被擊穿，輸電線路發生對地放電的現象。

二、無線傳感技術

無線傳感技術精度比較準確，受環境的影響比較小，這種監測方法基于無線傳感技術將會有很大的發展空間。國外部分國家已經開始投入使用了，主要運用于森林火險的監測，但國內運用的比較少，多為仿真計算模型。

1.無線探測技術的傳感器和探測量

氣象因素的變化（氣候的異常變化、大氣環流的演變），對山火發生的季節、強度、時段及其山火蔓延的速度有著密切的關系。影響山火的氣象因素也比較多，比如降水量、氣溫、風速、日照、煙霧等因素，以及各個因素之間的相互作用都可能對山火產生極大的影響。地被物的含水量與火勢的蔓延有著密切的關系，地被物含水量較大，則火勢蔓延的速度會變慢，反之，則會加快火勢的蔓延速度。此外，降水量、風速和風向也是影響林火強度、林火蔓延速度和火災面積的重要因素。降水量較大、降水的時間長對降低林火等級具有重要的影響。而這些因素的考慮對確定森林火險指數、氣象指數和森林火勢范圍具有重要的作用。比如國外某些國家利用這些微氣象因素繪制全國森林植被可燃性地圖，這對預防和防治森林火險具有重要的意義。

2.利用無線傳感器網絡進行監測

2.基于GIS和WSN技術進行山火監測

無線傳感網路是利用GIS和WSN建立的，這種方法是利用無數個無線傳感器節點構成的，從而對某個特定的區域進行監測。無線傳感器可以利用多個網關節點，在無線傳感器的幫助下，對山火信息進行及時的采集，并通過廣域網絡將收集到的信息傳回基站。待基站對收集到的數據進行準確分析之后，從而開展評估和預測工作。而且利用GIS技術，可以將實際的地理位置與各種數據進行結合，在虛擬的網絡空間中對發生的地點和現場的具體情況以數據和圖形的形式展現出來。從而為開展監測工作提供具體、準確的依據。

3.利用模糊識別的方法對地區進行監測

近年來，我國很多地區開始使用模糊識別的方法對火險等級進行劃分，而且很多地區的電網公司將人為因素作為山火預警等級的考慮因素。這種方法需要建立一種山火等級預警標準庫，比如對收集的風力等級、空氣溫度、空氣濕度等因素進行模糊對比。比如很多地區將模糊識別的方法作為監測的重要方法。這種方法是建立在數據矩陣模型的基礎上的，經過處理和加工之后，對數據庫的標準模型和處理過數據進行對比，從而實現模糊識別收集的數據信息。這種方法可以初步得到一個較為準確的火險等級，對開展山火監測工作具有重要的意義。

三、衛星遙感技術

傳統的衛星遙感技術主要有飛機巡航、人工實地監測和砍伐輸電線路等方法進行預防。但是這些方法存在成本高、范圍小和數據準確性差等缺陷。但是隨著科學技術的不斷發展，衛星遙感技術應運而生。

1.衛星傳感技術使用的原理

從目前使用情況來看，衛星傳感技術使用的非常廣泛。這種監測方法具有監測周期較短、監測范圍廣和數據傳輸較快等優點，具有其它監測方法不可比擬的優勢。這種監測方法利用紅外線進行監測，利用飛行器或者衛星上的紅外探測儀可以對地面進行大面積的監測。但是這種方法也存在些缺點，比如衛星上安裝的探測器受環境的影響較大，云層的厚度、探測的角度和大氣垂直結構等因素都會影響到數據收集的準確度。甚至會出現假熱點現象的發生，產生誤判。因此今后工作中可以利用學者們提出的類間方差法、時域動態法等方法提高數據收集的準確性。

2.類間方差的方法

利用遙感技術對森林火災進行預測，重要的一點在于找到溫度的異常點，找出森林火災點發生的像元。這種方法利用背景像元和目標點之間的方差進行比較，而類間方差則表示為背景與目標像元之間的相對差別，但是與背景像元的參數絕對值無關。這種方法的優點在于可以有效的提高火點識別的效果，消除環境因素的影響。

3.衛星遙感技術在我國輸電線路的應用

我國使用遙感技術主要有風云系列、美國的NOAA系列的極地衛星、MODIS和地區觀測衛星。這些遙感技術在監測林火方面發揮了積極的作用。比如EOS衛星利用光學探測設備，對林火進行準確的監測，這種技術不僅準確性高，而且可以實時、全天候進行監測。

從目前使用的結果來看，我國南方絕大部分地區已經開始使用這種技術了。這種監測技術相對比較成熟，利用GPS進行衛星定位，了解相關火情信息。借助GIS系統，可對山林火點附近地區的輸電線路發出預警信息。比如云南省利用輸電線路監測平臺，建立了比較完善的監測系統。這種技術是在監測終端與遙感數據相結合基礎上進行的，比如在開展山火監測和線路監測過程中，主界面將會出現紅色的預警提示信息。預警的信息主要包括：經度、緯度、時間以及可能受到影響的其它電塔。這種方法可以精確到每個桿塔的覆冰數據、微氣象等因素。而且也可以利用攝像終端對桿塔進行實時的監測，從而實現對桿塔的遠程控制。

四、結語

綜上所述，山火預警技術在輸電線路中得到廣泛的運用，但依舊存在一些問題，比如高精度、遠距離的探測器有待研究，衛星遙感探火的算法有待細化等問題。加強山火預警技術的研究、提高衛星遙感技術的運用程度，對預防我國山火的發生、保障輸電線路的安全具有重要的意義。

參考文獻：

[1]曹永興，張昌華，黃琦，李輝，薛志航.輸電線路覆冰在線監測及預警技術的國內外研究現狀[J].華東電力，2011.

[2]胡毅，劉庭.輸電線路建設和運行中的制約與技術創新[J].高電壓技術，2008，11.

[3]王志平，楊坤，陳光黎.輸電線路遠程監控與故障預警在線監測控制器研究[J].自動化與信息工程，2014，03.