輸電線路主要環境災害防御關鍵技術研究與應用

輸電線路主要環境災害防御關鍵技術研究與應用

針對云南電網輸電線路環境災害防御方面存在的問題，本項目針對云南省區域內冰凍災害的特點、雷電災害特點及對電網影響的特性開展研究。通過對輸電線路所在區域覆冰氣象因素的分析，利用線性回歸方法建立基于氣象的輸電線路覆冰預警方程，在氣象凝凍趨勢預報的基礎上，為輸電線路覆冰提供了一種中尺度的基于氣象的覆冰預警方法，根據預報結果，運行維護人員可提前進行輸電線路的防冰抗冰工作準備，最大限度降低輸電線路覆冰帶來的危害。為了解決冰凍信息與電網信息之間存在的信息孤島，冰凍信息不容易使用、使用效率低等問題，可根據電網運行、觀測、氣象、覆冰監測數據及設計經驗，以及區域覆冰模型，開展云南省冰區分布圖繪制的研究，使得冰凍信息與輸電線路信息得到較好的融合，為區域電網融冰規劃、線路覆冰設計及大修技改提供技術支持。在雷電災害方面，研究高原雷電活動海拔分布及雷電幅值概率分布規律，通過規律分析為雷電計算提供準確的數據及模型。開展典型輸電線路雷擊特性分析，發現高原輸電線路防雷計算及雷擊判斷存在的問題，通過分析研究提出解決問題的方法。由于輸電線路防雷要考慮線路自身耐雷及雷電兩方面的因素，根據歷史雷電數據及輸電線路雷擊跳閘特性，開展雷害分布圖的繪制研究，通過雷害分布圖的繪制，為基于電壓與區域特點的防雷措施制訂提供可能。本項目主要成果有：

(1)提出云南110 kV和220 kV電網繞擊雷害分布圖、反擊雷害分布圖繪制方法，基于已有數據繪制出云南110 kV、220 kV電網繞擊雷害分布圖、反擊雷害分布圖。

(2)繪制完成云南省離地10 m高重現期30年、50年、100年一遇冰區分布圖及云南省覆冰嚴重區和局部微地形微氣象區域詳圖。

(3)根據冰區分布圖研究基于冰區分布不同的輸變電設備運維策略，指導現有電網設備的運行、維護、調度，實現設備運行維護資源的優化配置，提高現行運維效率。

(4)根據冰區分布圖研究不同冰區電網設備防冰工作方案，指導電網建設規劃和設計，提高設備運行安全可靠性。

本項目授權國家發明專利4項、實審1項、受理3項，受理軟件著作權1項，發表論文15篇。

主要創新點如下：

(1)利用線性回歸方法建立了覆冰預警方程，并根據電網運行狀態、氣象條件及覆冰監測數據等，建立了云南省區域覆冰模型并繪制了冰區分布圖，實現了一種基于氣象參數的輸電線路覆冰預警方法。

(2)基于地理信息，提出了一種平面幾何相交原理的輸電線路防雷保護角計算方法，實現了輸電線路耐雷水平的精細計算。

(3)利用現有的二維雷電地閃點分布圖和海拔高程地圖，基于統一坐標，通過柵格轉換、投影疊置分析和數據傳遞，構建了三維雷電地閃點分布圖的繪制方法。

(4)利用電網與環境災害、地理的信息融合技術，基于覆冰分布圖和雷害分布圖，提出了一種任意兩點坐標計算機方向尋址的輸電線路路徑優化方法。

項目研究成果在電網的設計和運維階段得到了應用，優化了輸電線路走廊設計，為電網的事故預案編制提供了技術支撐，進一步提升了電網的安全可靠性。整體達到國際先進水平，在高海拔三維雷電地閃點分布方面達到國際領先水平。