电网灾害风险预警分析系统研究

电网灾害风险预警分析系统研究

高慧 1 万浩浩 1

1：鄂尔多斯电业局，内蒙古自治区鄂尔多斯市， 017000

照片尺寸为20mm*30mm；最好不用红色背景

摘 要：当前，电力行业蓬勃发展，电网的建设越来越高级、复杂，覆盖范围也越来越广。然而，各种灾害对于电网的危害和影响也越来越明显，由于电网灾害的突发性高，以及信息共享的效率低下问题仍然会使我们的电力系统不能及时应对灾情。因此，面对当前复杂的电网系统以及灾害的多样性，我们急需一个实用的，较为全面的在线协同电网灾害预警系统。。

关键字：电网；突发性；在线协同；灾害预警系统

1 引言

作为我们国家的支柱产业之一，电力系统的成长一向保持着延续不变的趋势。海内电力奇迹在伴随着国民经济较好的成长下也获得了史无前例的成长，实现了电力资本需求的迅速增长。电力企业亟待解决的困难有以下几点：一是如何有效的防备和削减各类灾害带给电力设备的巨大危害；二是增强电网的健壮性；三是更安全有效的为国民经济服务。不能有效地提前报道灾害的发生，不能及时地监控灾情实时状况是目前电力管理系统的窘迫现状。

2 电网自然灾害及其组成要素

电网自然灾害这个概念表示的是在自然条件下，电网环境受到影响而被破坏的现象与过程。在这个概念中，定义了承灾体、环境以及后果。“电网”指的是承灾体，将研究对象限定；“自然”，强调孕灾环境，指的是由于自然环境发生不好的变化导致的各类灾害，与之相对的是“人为”，也因此可以简单地将“自然”概括为“非人为"；“灾害”指的是过程和结果，即在致灾因子的作用下发生的设备受损、经济受损等。根据上述概念，电网自然灾害系统(D)即可看作是由1.孕灾环境(E);2.致灾因子(H);3.与电网承灾体(G)这三个部分复合组成并作用的系统，即 。在这个公式中，我们可以得出如下结论:孕灾环境、致灾因子与承灾体是电网自然灾害系统所阐释的核心要素。

2.1孕灾环境

孕灾环境指的是能够产生灾害以及为灾害发生的风险而提供条件的自然环境或电网环境。孕灾环境是灾害的起始，也指致使灾害产生和发展的基础。而在上文阐述的在电网这个特定条件下的自然灾害系统中，孕灾环境的作用就有两个，一是发展成为致灾因子，二是在灾害传递到过程中充当载体。电网孕灾环境，因其承载体的特殊性，可划分为一般孕灾环境和电网所独有的孕灾环境。

2.2 致灾因子

致灾因子，一般意义上认为是可以直接造成电网事故的孕灾环境中的发生恶性转化的因子，或者说是孕灾环境与电网承灾体因相互作用而产生了异常现象。通常用两种分类方法对致灾因子进行分类，一是根据孕灾环境，二是根据对承灾体产生作用的过程。按照第二种分类方法进行划分时，可将致灾因子划分为三类，按照其发生的瞬时性，分为渐发性和突发性致灾因子，对于渐发性致灾因子，根据是否直接作用于电网环境，又将其分为直接渐发和间接渐发。

间接渐发性致灾因子，如山火和台风等，并非始于电网承灾体，而是在与电网无关的孕灾环境中产生，在其发展和蔓延的过程中，会波及到电网承灾体。直接渐发性致灾因子，如污闪、覆冰等，是指自然环境直接作用于电网承灾体，使电网设备达到其临界状态而造成灾害的致灾因子。突发性致灾因子与渐发性致灾因子不同，它是指因孕灾环境的突然发生不好的变化而出现的致灾因子，着重体现一个“突发”，往往无法事先预知，因而造成的损失往往较大。该类致灾因子中，比较典型的就是地震。

2.3 电网承灾体

电网承灾体是指在电网灾害中受到影响的电网设施设备以及电网系统的主体。承灾体是受到各种致灾因子作用其上并承受后果的对象，电网承灾体除了可以是电网设备、电气系统等设施；也可以是与电网相关的物资和人员等。

3 电网灾害风险预警模型构建

3.1覆冰灾害风险预警模型

通过对覆冰灾害的类型了解，我们选取了风速、风向、大气压强、空气温度、空气相对湿度、海拔高程这些的要素作为构建覆冰灾害预警模型的因子。我们选择了灰色关联度分析法来进行因子权重的判别。通过研究，选择了覆冰导线综合荷载以及覆冰线路不可靠度计算的模型作为本系统的覆冰灾害预警模型。

（1）覆冰导线的综合负载计算。假设覆冰为圆形，因此覆冰的密度为900kg/m³，导线的综合负载为： 。

（2）覆冰路线的不可靠度。导线的不可靠度为：

（3）灾害风险等级和预警等级划分。将导线覆冰灾害预测的风险等级划分为4个等级。一级:导线有覆冰迹象，或轻度覆冰已发生，但是冰层可自行脱落，应保持密切关注。二级:覆冰发生已有一定的时间，此时冰层不会自动脱落，需要进行融冰。三级:较为严重的级别，此时导线的综合荷载值已超过最大荷载值，应立即融冰，降低风险和损失。四级:最高等级，有较大可能发生断线、倒塔的严重情况，应按照紧急预案实施行动，尽可能降低停电带来的损失。

根据覆冰的发生情况以及预测的覆冰厚度，将预警分为3级。一级:此时导线已经产生覆冰，但是由不可靠度的计算以及冰荷载和风荷载的预测结果来判断，对于线路的危害并不严重。此时，我们也要考虑到一种情况，就是覆冰还在增长，因此需要通过监测设备实时关注覆冰的增长情况。二级:导线覆冰距离开始发生已经有一段时间，通过不可靠度和冰荷载风荷载的计算得出，覆冰对线路的危害较重。此时需要准备启动线路融冰工作。三级:覆冰已严重危害到线路，需要立即对线路进行融冰。

通过预警等级的划分和建立，就形成了完整的覆冰灾害预警机制。通过覆冰风险的等级预测，结合覆冰灾害预警等级的划分，系统就可以根据本模型预测覆冰的发生以及发展情况，为灾害发生后的处理工作作出辅助性决策。

3.2山火灾害风险预警模型

山火灾害由于不是直接发生于输电线路，因此在进行预警等级划分时，可根据着火点与电网结构体的距离以及火灾的蔓延态势进行不同等级的预警。通过分析选择多指标蔓延预测预警模型作为电网灾害预警系统的山火灾害预警模型。

山火蔓延模型的核心就是，当风向和风力稳定时，认为火焰的蔓延方向呈椭圆形，起火点是椭圆两个焦点中的一个，而长轴方向就代表了山火蔓延速度最大的方向。通过任意方向的速度合成公式可计算出当前该方向上的山火蔓延速度V,就可以求出得火点影响到输电线路的时间t = L/V。这个式子表明，在当前环境下，山火将蔓延到输电线路下方以所需要的时间为t，在这之后就有极大可能会引起电网事故。因此可以把从火点到架空输电线路之间的距离和山火的蔓延速度或者蔓延时间相结合，进行分级预警。山火蔓延速度分级在这里需要参考相应的森林火蔓延速度分级标准，形成多级预测表。通过火点距离预警与蔓延速度预警这二者相结合，共同构建山火灾害的预测预警体系，通过该体系我们可以量化山火蔓延速度指标，使我们对当前山火蔓延状态有更加直观的了解，进而可以做到更加直观地预警。

3 结语

由于自然灾害的频发性和高风险性，研究电网灾害预警系统是十分有必要的。在5G时代，万物互联，也是大数据云计算的应用更成熟的时代。电网作为一切新技术产物的运行载体，既支持了新技术的布局和发展，同时也能受惠于新技术。当新的监测手段应用于电网系统时，我们对电网的运行情况会更加了如指掌，对于一些常见灾害，可以更早地发现，更早地预知;大数据云计算的应用，也将电网的管理系统布局地更广，使电网系统运行更具有整体性。

参考文献:

[1] 袁小超．基于智能电网的应急管理系统的研究与实现[D]．电子科技大学，2011.

[2] 李军．自然异动下城市电网脆弱性评估研究[D]．哈尔滨工业大学，2017.

[3] 胡翔．泥石流危险性评价研究[D]．昆明大学，2014.

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