國網(wǎng)浙江電力公司麗水供電公司 323000

摘要：由于我國電網(wǎng)分布的地區(qū)非常廣泛，且?guī)缀纬叽缫脖容^大，我國輸電線路極易受到山火等自然災(zāi)害的威脅和破壞。但隨著我國電力資源開發(fā)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(zāi)害的威脅越來越大。本文主要闡述了山火技術(shù)在輸電線路中跳閘的原因，并分析了目前應(yīng)用廣泛的無線傳感技術(shù)和遙感山火技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：山火預(yù)警技術(shù)；輸電線路；無線傳感技術(shù)；衛(wèi)星遙感

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力資源開發(fā)速度越來越快。但是我國大部分地區(qū)地形比較復(fù)雜，氣候條件也比較復(fù)雜，發(fā)生自然災(zāi)害的可能性比較大。這對(duì)輸電線路的造成極大的危害，很容易出現(xiàn)山火，進(jìn)而發(fā)生輸電線路跳閘、燒毀鐵塔等嚴(yán)重事故。因?yàn)檩旊娋€路重合閘的時(shí)間僅為1秒，但是山火持續(xù)的時(shí)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(fā)生跳閘的原因

1.受區(qū)域空氣密度下降的原因

由于區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，區(qū)域內(nèi)溫度急劇上升，這將導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的空氣密度下降。由于區(qū)域內(nèi)部空氣密度急劇下降，區(qū)域內(nèi)氣壓會(huì)慢慢降低，形成低壓中心，這會(huì)使導(dǎo)線與地間隙之間的擊穿電壓降低，很容易使空氣被擊穿，進(jìn)而發(fā)生輸電線路對(duì)地放電的現(xiàn)象。

2.電場發(fā)生畸變

由于電場發(fā)生畸變，導(dǎo)致周圍分布的顆粒觸碰發(fā)生放點(diǎn)現(xiàn)象?；鹧嬷斜旧砭痛嬖诤芏鄮c(diǎn)的電荷，很可能使周圍的電場發(fā)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(qiáng)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(huì)產(chǎn)生流注放電的現(xiàn)象，這會(huì)使熱游離和火焰化學(xué)電離產(chǎn)生的電荷與顆粒碰撞而產(chǎn)生流注放電，在這個(gè)過程中很容易出現(xiàn)大量的電荷，當(dāng)這些電荷慢慢聚集到放電通道時(shí)，極易形成電弧，從而發(fā)生空氣被擊穿的現(xiàn)象。

3.空氣熱游離

山火發(fā)生時(shí)，火焰距離輸電線路比較遠(yuǎn)，不容易產(chǎn)生危害。但是山火火焰產(chǎn)生的溫度非常高，達(dá)到1000攝氏度以上，這種情況很容易使空氣產(chǎn)生游離的現(xiàn)象。因?yàn)楦邷厍闆r下地面會(huì)產(chǎn)生游離的帶電粒子，而且會(huì)使地面游離出很多的電子。當(dāng)火苗向高處上升時(shí)，地面的電荷區(qū)也會(huì)隨之上升。在此期間會(huì)產(chǎn)生很多微粒和濃煙，這將使空氣的絕緣性大大降低，從而導(dǎo)致空氣被擊穿，輸電線路發(fā)生對(duì)地放電的現(xiàn)象。

二、無線傳感技術(shù)

無線傳感技術(shù)精度比較準(zhǔn)確，受環(huán)境的影響比較小，這種監(jiān)測方法基于無線傳感技術(shù)將會(huì)有很大的發(fā)展空間。國外部分國家已經(jīng)開始投入使用了，主要運(yùn)用于森林火險(xiǎn)的監(jiān)測，但國內(nèi)運(yùn)用的比較少，多為仿真計(jì)算模型。

1.無線探測技術(shù)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(huán)流的演變），對(duì)山火發(fā)生的季節(jié)、強(qiáng)度、時(shí)段及其山火蔓延的速度有著密切的關(guān)系。影響山火的氣象因素也比較多，比如降水量、氣溫、風(fēng)速、日照、煙霧等因素，以及各個(gè)因素之間的相互作用都可能對(duì)山火產(chǎn)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(guān)系，地被物含水量較大，則火勢蔓延的速度會(huì)變慢，反之，則會(huì)加快火勢的蔓延速度。此外，降水量、風(fēng)速和風(fēng)向也是影響林火強(qiáng)度、林火蔓延速度和火災(zāi)面積的重要因素。降水量較大、降水的時(shí)間長對(duì)降低林火等級(jí)具有重要的影響。而這些因素的考慮對(duì)確定森林火險(xiǎn)指數(shù)、氣象指數(shù)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(duì)預(yù)防和防治森林火險(xiǎn)具有重要的意義。

2.利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測

2.基于GIS和WSN技術(shù)進(jìn)行山火監(jiān)測

無線傳感網(wǎng)路是利用GIS和WSN建立的，這種方法是利用無數(shù)個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，從而對(duì)某個(gè)特定的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。無線傳感器可以利用多個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，在無線傳感器的幫助下，對(duì)山火信息進(jìn)行及時(shí)的采集，并通過廣域網(wǎng)絡(luò)將收集到的信息傳回基站。待基站對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析之后，從而開展評(píng)估和預(yù)測工作。而且利用GIS技術(shù)，可以將實(shí)際的地理位置與各種數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，在虛擬的網(wǎng)絡(luò)空間中對(duì)發(fā)生的地點(diǎn)和現(xiàn)場的具體情況以數(shù)據(jù)和圖形的形式展現(xiàn)出來。從而為開展監(jiān)測工作提供具體、準(zhǔn)確的依據(jù)。

3.利用模糊識(shí)別的方法對(duì)地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測

近年來，我國很多地區(qū)開始使用模糊識(shí)別的方法對(duì)火險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，而且很多地區(qū)的電網(wǎng)公司將人為因素作為山火預(yù)警等級(jí)的考慮因素。這種方法需要建立一種山火等級(jí)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)庫，比如對(duì)收集的風(fēng)力等級(jí)、空氣溫度、空氣濕度等因素進(jìn)行模糊對(duì)比。比如很多地區(qū)將模糊識(shí)別的方法作為監(jiān)測的重要方法。這種方法是建立在數(shù)據(jù)矩陣模型的基礎(chǔ)上的，經(jīng)過處理和加工之后，對(duì)數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)模型和處理過數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)模糊識(shí)別收集的數(shù)據(jù)信息。這種方法可以初步得到一個(gè)較為準(zhǔn)確的火險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)開展山火監(jiān)測工作具有重要的意義。

三、衛(wèi)星遙感技術(shù)

傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)主要有飛機(jī)巡航、人工實(shí)地監(jiān)測和砍伐輸電線路等方法進(jìn)行預(yù)防。但是這些方法存在成本高、范圍小和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差等缺陷。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1.衛(wèi)星傳感技術(shù)使用的原理

從目前使用情況來看，衛(wèi)星傳感技術(shù)使用的非常廣泛。這種監(jiān)測方法具有監(jiān)測周期較短、監(jiān)測范圍廣和數(shù)據(jù)傳輸較快等優(yōu)點(diǎn)，具有其它監(jiān)測方法不可比擬的優(yōu)勢。這種監(jiān)測方法利用紅外線進(jìn)行監(jiān)測，利用飛行器或者衛(wèi)星上的紅外探測儀可以對(duì)地面進(jìn)行大面積的監(jiān)測。但是這種方法也存在些缺點(diǎn)，比如衛(wèi)星上安裝的探測器受環(huán)境的影響較大，云層的厚度、探測的角度和大氣垂直結(jié)構(gòu)等因素都會(huì)影響到數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確度。甚至?xí)霈F(xiàn)假熱點(diǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)生誤判。因此今后工作中可以利用學(xué)者們提出的類間方差法、時(shí)域動(dòng)態(tài)法等方法提高數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性。

2.類間方差的方法

利用遙感技術(shù)對(duì)森林火災(zāi)進(jìn)行預(yù)測，重要的一點(diǎn)在于找到溫度的異常點(diǎn)，找出森林火災(zāi)點(diǎn)發(fā)生的像元。這種方法利用背景像元和目標(biāo)點(diǎn)之間的方差進(jìn)行比較，而類間方差則表示為背景與目標(biāo)像元之間的相對(duì)差別，但是與背景像元的參數(shù)絕對(duì)值無關(guān)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以有效的提高火點(diǎn)識(shí)別的效果，消除環(huán)境因素的影響。

3.衛(wèi)星遙感技術(shù)在我國輸電線路的應(yīng)用

我國使用遙感技術(shù)主要有風(fēng)云系列、美國的NOAA系列的極地衛(wèi)星、MODIS和地區(qū)觀測衛(wèi)星。這些遙感技術(shù)在監(jiān)測林火方面發(fā)揮了積極的作用。比如EOS衛(wèi)星利用光學(xué)探測設(shè)備，對(duì)林火進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測，這種技術(shù)不僅準(zhǔn)確性高，而且可以實(shí)時(shí)、全天候進(jìn)行監(jiān)測。

從目前使用的結(jié)果來看，我國南方絕大部分地區(qū)已經(jīng)開始使用這種技術(shù)了。這種監(jiān)測技術(shù)相對(duì)比較成熟，利用GPS進(jìn)行衛(wèi)星定位，了解相關(guān)火情信息。借助GIS系統(tǒng)，可對(duì)山林火點(diǎn)附近地區(qū)的輸電線路發(fā)出預(yù)警信息。比如云南省利用輸電線路監(jiān)測平臺(tái)，建立了比較完善的監(jiān)測系統(tǒng)。這種技術(shù)是在監(jiān)測終端與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合基礎(chǔ)上進(jìn)行的，比如在開展山火監(jiān)測和線路監(jiān)測過程中，主界面將會(huì)出現(xiàn)紅色的預(yù)警提示信息。預(yù)警的信息主要包括：經(jīng)度、緯度、時(shí)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(gè)桿塔的覆冰數(shù)據(jù)、微氣象等因素。而且也可以利用攝像終端對(duì)桿塔進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔的遠(yuǎn)程控制。

四、結(jié)語

綜上所述，山火預(yù)警技術(shù)在輸電線路中得到廣泛的運(yùn)用，但依舊存在一些問題，比如高精度、遠(yuǎn)距離的探測器有待研究，衛(wèi)星遙感探火的算法有待細(xì)化等問題。加強(qiáng)山火預(yù)警技術(shù)的研究、提高衛(wèi)星遙感技術(shù)的運(yùn)用程度，對(duì)預(yù)防我國山火的發(fā)生、保障輸電線路的安全具有重要的意義。

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