試論輸電線路中山火預警技術的應用

摘 要：本文首先對輸電線路山火監測的必要性進行了闡述，隨后分析了山火會導致輸電線路出現跳閘的原理。目前，輸電線路山火監測過程中主要采用兩種方法，其一是衛星遙感山火監測技術，這種方法屬于宏觀監測，范圍較大；其二是傳感器網絡監測技術，這種方法屬于局部監測，監測范圍小。本文對輸電線路山火監測預警原理進行了闡述，并與現行預警方案進行了對比，總結了當前預警方案的優缺點。輸電線路山火預警并沒有過多的歷史數據可以借鑒，再加上監測環境較差，所以必須將預警模型與對應算法相結合。

關鍵詞：輸電線路；山火預警；山火預警技術

我國電網特征是范圍大、分布光，因此更容易遭受自然災害的侵襲，山火便是其中之一。隨著電力資源的應用越來越廣泛，再加上我國地形復雜、地域廣闊，很多輸電線路不得不穿過各種復雜的地形地貌。山火的出現會導致輸電線路掉閘，嚴重的話會毀掉架線鐵塔，造成重大電力事故。本文先是簡要分析了山火監測及預警技術，在這基礎之上對山火監測技術在輸電線路中的應用進行了分析。

1 衛星遙感技術在我國的應用

從當前來看，我國的風云系列衛星、美國的NOAA系列極地氣象衛星以及地球觀測衛星系統EOS和MODIS主要用于山火監測領域，具體包括5顆衛星，如FY-1D、NOAA16、NOAA18、TERRA和AQUA。檢測人員負責接受氣象衛星過境圖，對圖像進行處理，并將最準確的熱點或火點信息提供給地面山火監測人員。

1.1 NOAA/AVHRR 監測林火

NOAA/AVHRR 極地氣象衛星由美國發射，是第三代雙星系統，AVHRR高分辨率輻射儀共包括5各通道，每一個通道都有各自的特性。NOAA衛星經常用于草原、森林的火災監測，不僅能準確確定火點、預測火災嚴重程度，而且也可以對火災面積進行估算。氣象衛星對地面線性物體的分辨率只有1.1km，分辨率較低，但是它的溫度分辨率卻較高。NOAA衛星交錯運行，監測頻率為6小時/次，即同一地區每隔6小時便會接受其一次監測。

1.2 EOS/MODIS 監測林火

EOS衛星近太陽同步極軌的雙星系統，該系統包括上午衛星和下午衛星兩顆。EOS衛星系統搭載有包括36各通道的MODIS，MODIS尤其對熱源敏感，它比其他衛星遙感器對森林火災的監測能力要高出許多，是森林火災監測的重要手段。MODIS包括7個可以用于森林火災監測的通道，它對光以及紅外光的星下分辨率分別為250—500m和500—1000m。

2 無線傳感器的探測量及各種傳感器

在整個火災報警系統中，火災探測器作用相當于人體感官。以不同火災參數的探測為分類依據，火災探測器可以被劃分為如下六種類型。下文將對不同類型的火災探測器一一進行闡述。

2.1 感溫式火災探測器

從探測器工作方式的角度來劃分，可以將感溫式探測器劃分為定溫型、差溫型和復合型三種。（1）定溫型探測器。當監測溫度超出了該探測器的監測范圍內的預定溫度時，便會發出警報聲；（2）差溫型探測器。當溫度升高的速度超出預定速度的范圍時，探測器發出警報聲；（3）復合型探測器。該探測器既有定溫型探測器的功能，又有差溫型探測器功能。感溫式火災探測器中的熱敏元件較多，如易熔金屬、熱敏電阻等。

2.2 感煙式火災探測器

根據感煙式火災探測器的工作原理，可以將其劃分為離子感煙和光電感煙兩種類型。感煙式火災探測器對熱分解或燃燒過程中散發到空氣中的微小顆粒感應異常靈敏。固體物質的燃燒一般劃分為早期階段、陰燃階段和起火階段，陰燃階段會產生一定的煙霧，感煙式火災探測器能靈敏地感應到這些煙霧，從而及時發出火災報警聲響，引起人的關注。

2.3 感光式火災探測器

當物體處于燃燒階段時會發出火焰，火焰會產生紅外線和紫外線，感光式火災探測器的工作原理是通過監測是否有紅外線和紫外線來判斷是否有物體燃燒。一般情況下，在光線條件較差的環境中經常使用感光式火災探測器，因為戶外光線好，可能會影響感光式火災探測器的正常工作。輸電線路的火災預警不宜采用一般的感光式火災探測器。

2.4 燃燒音火災探測器

一旦出現火災，火源附近會出現頻率各不相同的聲音，這些聲音包括低頻域聲音和超高頻域聲音，兩種聲音都不會被人耳捕捉到。研究者認為，當燃燒時會產生空氣膨脹和熱氣對流，這是產生低頻域聲音的主要原因。隨著燃燒程度的加深，低頻域聲音也會增大。燃燒音火災探測器的工作原理是通過感知低頻域聲音探測火災，這是常見的一種火災檢測方法。

2.5 氣體式火災探測器

當可燃物經高溫分解或燃燒時，會向空氣中散發一氧化碳、二氧化碳等特定氣體，氣體式火災探測器就是通過探測空氣中是否有特定氣體來判定是否有火災發生。鉑絲、半導體以及金屬氧化物等是氣體式火災探測器中的敏感元件，可以準確判斷出空氣中特定氣體的濃度。

2.6 圖像型火災探測器

圖像火災探測器主要用于探測大空間火災，它主要通過觀測普通影像、監測紅外線的方法類探測是否有火災發生。圖像火災探測器利用了火焰中不同光線的輻射特性，通過分析火焰圖像信息來判斷火災。

3 兩種監測方法的對比和發展

從當前來看，衛星遙感熱點技術被很多國家廣泛應用于山火預警中。衛星遙感技術有很多優點，如成本低、信息多、檢測范圍廣等，可是也有一定的缺點；利用傳感器網絡探測火災盡管可以實現全面監測，可是工程實施卻困難重重。

采用衛星遙感技術監測山火的方法無法做到實時監測，因為衛星過境時間有一定的限制，無法捕捉到燃燒時間短暫的火災，而且監測熱輻射范圍沒有達到百米的火點效果不明顯。天氣情況會對衛星監測產生影響，如果有云層出現，衛星紅外通道無法監測云層以下的溫度。另外，衛星監測數據具有較高的保密性，過于依賴氣象部門或者地面衛星接收站。

傳感器網絡監測法的不足在于難以解決電源問題，蓄電池和太陽能電池為野外傳感器提供電能。野外環境條件很差，而傳感器屬于精密設備，對外界環境條件要求很高，比如外界生物的遮擋或者破壞會對數據的傳輸產生影響，降低數據的準確性。

在輸電線路山火監測領域，電力部門經常采用衛星遙感監測技術與無線傳感網絡技術相結合的方法，兩種方式結合使用大大提升了輸電線路監測的準確性。

參考文獻：

[1]葉立平，陳錫陽.山火預警技術在輸電線路的應用現狀[J].電力系統保護與控制，2014（03）.

[2]陸佳政，吳傳平，楊莉.輸電線路山火監測預警系統的研究及應用[J].電力系統保護與控制，2014（08）.

作者簡介：楊舟； 1994年04月；男；漢；湖南省益陽市；本科；研究方向：電氣工程及其自動化輸電線路方向。