500 kV超高壓輸電線路風偏故障的預防舉措探尋

［摘 要］風偏故障是威脅500 kV 超高壓輸電線路安全穩定運行的主要因素之一。文章從氣象監測預警、線路設計優化、精益運維管理、防風技術研究4 方面，提出了加強氣象監測預警體系建設、優化線路走廊選擇和桿塔絕緣子設計、開展隱患排查治理和智能監測、創新風偏故障預警和機理研究等一系列預防風偏故障的措施，并強調了加強同行業交流學習的重要性，以期全面提升輸電線路抵御風偏故障的能力，為保障電網安全運行提供有力支撐。

［關鍵詞］500 kV 超高壓輸電線路；風偏故障；預防舉措；氣象監測預警；防風技術

［中圖分類號］TM75 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）07–0044–03

1 加強氣象監測預警，提高風險預判能力

1.1 建立氣象監測系統

500 kV 超高壓輸電線路風偏故障高發區域通常氣象條件復雜多變，受地形、季節等因素影響較大。因此，需要在線路沿線合理布設氣象監測站點，綜合考慮地理位置、海拔高度、地形特征等因素，選擇具有代表性的監測點位。氣象監測站點需配備風速、風向、氣溫、氣壓、濕度等多要素監測設備，實現氣象數據的實時采集和遠程傳輸。同時，氣象監測系統要建立完備的數據管理和分析功能，利用大數據、云計算等技術手段，對氣象監測數據進行存儲、處理和挖掘分析，形成精細化、可視化的氣象監測數據產品，為風偏預警提供數據支撐。此外，氣象監測系統還需與氣象部門的監測網絡實現數據共享和互聯互通，借助氣象部門更加專業和權威的氣象監測資源，擴大監測范圍，提高監測數據質量，形成多源、高效、動態的氣象監測大數據庫，從而為輸電線路風偏預警提供更加全面、精準的氣象信息支撐。

1.2 開發風偏預警模型

開發精準、實用的風偏預警模型以提高輸電線路風偏預警水平。風偏預警模型開發需要綜合氣象學、電力工程、計算機等多學科知識，針對不同區域、不同時段的氣象特點和輸電線路運行工況，構建多場景、多時空尺度的風偏預警模型。模型開發過程中，要充分利用氣象監測系統獲取的海量氣象數據，采用數據挖掘、機器學習等技術，深入分析風偏故障與氣象要素之間的內在關聯，揭示風偏發生、發展的演化規律。同時，要建立風偏故障模擬仿真試驗平臺，開展風偏故障工況的物理模擬和數值仿真，獲取風偏故障演化過程的第一手數據，用于指導和驗證預警模型。在模型應用中，要加強跨部門、跨系統的數據融合，充分利用氣象預報、輸電線路監測等多源數據，提高預警模型的精度和時效性。此外，風偏預警模型還需具備風險評估和智能決策功能，根據預警信息自動生成風險等級和防范措施，為一線員工開展防風搶險提供智能輔助和精準指導，切實提高輸電線路風偏預警和防控的科學性、主動性和有效性。

1.3 構建預警信息發布平臺

構建集監測、預警、發布、服務于一體的風偏預警信息發布平臺，以提高預警信息傳播時效，擴大預警覆蓋面。預警信息發布平臺要以服務對象需求為導向，采用前沿的信息技術，設計制作科學規范、通俗易懂的預警信息產品。要綜合應用網站、移動app、微信公眾號、短信、電視等多種發布渠道，實現預警信息的精準推送和實時更新，最大限度擴大預警信息的受眾面和到達率[1]。在預警信息發布內容方面，要圍繞風偏預警的關鍵信息要素，提供風偏發生的時間、區域、等級等信息，明確可能造成的危害后果，提供避險和自救措施，確保預警信息全面、權威、有效。在預警信息呈現方式方面，要充分考慮不同受眾的信息獲取需求和認知特點，采用圖文、視頻、語音等多樣化方式，提高預警信息的易讀性和互動性，增強公眾接受度。預警信息發布平臺還需加強與政府、媒體等部門的協同聯動，借助權威渠道擴大預警信息傳播，同時要持續跟蹤媒體和輿情動態，及時回應社會關切，消除公眾恐慌，引導公眾科學理性看待輸電線路風偏預警。

2 優化輸電線路設計，提升線路抗風能力

2.1 科學選擇線路走廊

科學選擇輸電線路走廊可提升線路抗風能力。在選擇線路走廊時，要充分考慮當地的地形地貌、氣象條件、土地利用等因素，避開山區、丘陵、江河湖泊等復雜地形和建筑物密集區，選擇平坦開闊、地質條件穩定的區域布線。同時，合理確定線路走廊寬度，在滿足安全距離和通道遷改等要求的基礎上，適當加寬走廊，減少外力破壞和樹障風險。在實際勘測過程中，充分利用數字地形圖、衛星遙感影像、激光雷達掃描等技術手段，精細化分析線路沿線地形特征和氣象條件，優化塔位和檔距設計，提高輸電線路抵御強風的能力。對于已運行多年的老線路，要定期評估線路走廊的適宜性，針對高風險區段開展線路遷改和加固等治理工作，消除安全隱患，延長線路使用壽命。

2.2 合理確定桿塔參數

桿塔作為輸電線路的支撐結構，其參數設計直接影響線路的機械強度和穩定性。在桿塔設計時，要綜合考慮線路電壓等級、導線型號、氣象條件等因素，嚴格按照國家標準和行業規范要求，優選桿塔型式和材料，合理確定桿塔高度、根開、撓度等幾何參數和結構強度參數。針對大跨越、高落差等特殊區段專門設計，采用高強度材料和新型桿塔結構，提高桿塔抗風性能。在桿塔制造和施工過程中，加強質量管控，確保各項參數符合設計要求[2]。同時，針對已運行多年的老舊桿塔，定期開展狀態評估和壽命預測，及時更換老化構件，增加加強件，提高桿塔的可靠性和安全裕度。

2.3 優化絕緣子串設計

絕緣子串是懸掛導線的關鍵部件，其性能直接影響線路的絕緣水平和機械強度。在選擇絕緣子時，要優選高強度、耐污穢的材料，如特種玻璃、復合材料等，提高絕緣子抗沖擊和防污閃能力。在絕緣子串組裝設計時，要合理確定絕緣子片數和連接方式，采用防舞防振設計，減少絕緣子串風偏晃動。針對沿海、沙塵等惡劣環境，要采用大盤直徑絕緣子和高耐污型材料，增加絕緣裕度，提高絕緣子串防污閃能力。同時，加強絕緣子串檢測和維護，定期開展紅外測溫、紫外成像等狀態檢測，及時更換損傷和老化絕緣子，確保絕緣子串長期可靠運行。在電力設備選型時，還要關注設備生命周期內的綜合成本，優先選用免維護、使用壽命長的產品，降低運維成本，提高輸電線路長期運行效益。

3 開展輸電線路精益運維，消除風偏隱患

3.1 開展隱患排查治理

開展輸電線路隱患排查治理是消除風偏故障隱患的重要舉措。要建立健全輸電線路風險隱患排查治理體系，制訂隱患排查標準和工作規范，明確各環節工作要求和責任主體。采取定期與不定期相結合以及日常巡視與專項排查相結合的方式，全面排查線路各環節的風險隱患。針對排查發現的異常情況，及時分析原因，制訂整改方案，明確整改時限和責任人，確保隱患及時消除。加強隱患治理過程管控，嚴格按照方案要求開展作業，規范工器具使用和安全防護，嚴防發生人身傷亡和設備損壞事故。強化隱患治理效果評估，建立隱患治理檔案，跟蹤治理效果，防止類似隱患反復發生[3]。同時，總結隱患排查治理經驗，完善相關制度標準，推動體系化、常態化隱患排查治理，從源頭上消除風偏故障隱患。

3.2 提高智能監測水平

提高輸電線路智能監測水平可及時發現和預防風偏故障。要加快推進輸電線路智能監測系統建設，在桿塔、導線、絕緣子串等關鍵部位安裝在線監測裝置，實時采集線路運行工況和狀態信息。建立健全監測數據分析和風險評估體系，利用大數據、人工智能等技術，對海量監測數據進行挖掘和分析，快速識別異常狀態和故障征兆，實現風偏故障的早發現、早預警、早處置。豐富監測手段和載體，綜合利用機器視覺、圖像識別、聲音診斷等技術，開展全方位、多維度線路狀態監測，提高監測數據的全面性和準確性。創新監測運維模式，利用移動互聯、遠程診斷等技術，實現監測數據的實時傳輸和遠程分析，提高監測數據的時效性和利用率[4]。同時，要加強監測系統的運行維護，定期開展設備校驗和狀態評估，確保監測系統長周期穩定運行。

3.3 完善應急處置預案

完善輸電線路風偏故障應急處置預案可快速有效應對突發事件。要制訂完善的應急處置預案體系，建立“分級負責、分層響應、聯動協調”的應急工作機制。明確應急組織體系和職責分工，細化應急處置流程和措施，做到分工明確、責任到人。加強應急物資儲備和管理，科學確定物資品種和數量，優化物資儲備布局，確保應急物資供應及時、充足。強化應急隊伍建設，加大專業培訓和應急演練力度，全面提升搶險救援能力。積極引進社會力量參與，建立政府主導、部門協同、社會參與的應急聯動機制，形成齊抓共管的應急格局。加強預案宣傳和培訓，提高現場作業人員的應急處置能力和安全防范意識。同時，要建立應急處置評估和總結機制，及時評估應急效果，查找問題不足，持續改進優化應急預案，不斷提高風偏故障應急處置的科學性、有效性和針對性。

4 加強防風偏技術研究，促進輸電領域創新發展

4.1 揭示風偏故障機理

深入開展風偏故障機理研究，以提升輸電線路防風減災能力的理論基礎。要綜合利用氣象學、流體力學、材料學等多學科知識，從理論和試驗兩個方面，揭示風偏故障發生、發展的內在規律。理論研究方面，建立風偏振動的數學物理模型，分析風速、風向、線路參數等因素對風偏故障的影響規律，并進行數值模擬和仿真驗證，不斷優化完善理論模型。試驗研究方面，搭建風偏故障模擬試驗平臺，開展導線舞動、絕緣子串晃動、桿塔振動等典型風偏故障工況的模擬試驗，深入分析故障成因和演化規律，識別薄弱環節，為防風技術研發提供試驗數據支撐[5]。同時，要加強基礎研究與工程應用的結合，針對工程實際問題開展靶向性研究，加快研究成果的轉化應用，提升防風技術的實用性和有效性。

4.2 創新預測預警技術

創新風偏故障預測預警技術，可及時發現和規避風險。緊跟人工智能、大數據等前沿技術發展，研發智能化、精細化的風偏故障預警模型和系統。在數據采集方面，構建多源異構的數據采集體系，匯聚氣象監測、設備監測、運行監測等多維度數據，擴大數據采集范圍，提高數據精度和可靠性。數據分析方面，綜合運用機器學習、數據挖掘等技術，對海量監測數據進行關聯分析和深度挖掘，準確識別風偏故障模式，掌握故障演化規律。預警模型方面，探索物理模型與數據驅動相結合的建模方法，提高預警模型的普適性和精準度，實現區域化、差異化預警。預警系統方面，開發集監測、分析、預警、決策于一體的智能預警系統，實現風偏故障全過程、全鏈條的實時在線預警。同時，加強技術驗證和評估，不斷優化完善預警模型和系統，提升預警水平和效果。

4.3 加強同行業交流學習

加強同行業的技術交流與學習，是共享優勢資源、提升綜合創新能力的有效途徑。要密切跟蹤國內外輸電線路防風減災新理念、新技術、新方法，積極參與國際國內學術交流活動，拓寬技術視野，啟發創新思路。主動搭建產學研用合作平臺，聚合行業內外優勢力量，在防風減災基礎理論、關鍵技術、工程應用等方面開展聯合攻關，突破共性技術難題。積極開展同行業對標學習，針對薄弱環節和關鍵問題，去到標桿單位開展調研交流，學習借鑒先進經驗做法，解決實際問題和困難。鼓勵技術人員到一線開展掛職鍛煉，深入開展技術指導和交流培訓，促進先進技術在基層一線的推廣應用。同時，加強防風減災領域科技資源的開放共享，建立行業技術數據庫和信息資源庫，為各單位的技術創新提供支持。營造互學互鑒、共同進步的良好氛圍，推動輸電線路防風減災事業進步。

5 結束語

風偏故障是影響500 kV 超高壓輸電線路安全運行的關鍵因素，做好風偏故障預防對保障電網穩定至關重要。可從氣象監測預警、線路設計優化、精益運維管理、防風技術研究等多方面入手，結合大數據、物聯網、人工智能等新技術手段，不斷創新風偏故障防控策略和方法，持續提升超高壓輸電線路抵御風偏的能力。同時，要加強行業交流合作，共享防風減災經驗和成果，協同推進輸電領域防災技術進步，為構建安全可靠、綠色低碳的現代能源體系貢獻力量。

參考文獻

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[2] 王帥. 某地區500 kV 超高壓輸電線路防風偏治理技術措施分析[J]. 流體測量與控制，2023，4（6）：36-39.

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[5] 焦震，杜鵬，汪曉，等.500 kV 超高壓輸電線路負荷交流融冰研究[J]. 電力系統及其自動化學報，2021，33（2）：97-101，115.