王駿，王一風(fēng)，陳達(dá)

（昆明能訊科技有限責(zé)任公司，云南 昆明 650217）

0 前言

電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是關(guān)乎國計民生和國家安全的重大問題。輸電線路覆冰容易造成桿塔塔材屈服、導(dǎo)線斷裂、冰閃跳閘等事故，不但危害輸電線路的安全運行，并且會給社會生產(chǎn)經(jīng)營造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

覆冰嚴(yán)重的輸電線路區(qū)段大多位于人煙稀少的高山險峻地區(qū)，采用傳統(tǒng)的人工觀冰耗時長，人身安全風(fēng)險高，無法大規(guī)模開展，通過安裝部署在線監(jiān)測終端進(jìn)行覆冰監(jiān)測，可有效進(jìn)行輸電線路覆冰狀態(tài)的感知[1]。

本文通過分析輸電線路覆冰管控業(yè)務(wù)需求及技術(shù)基礎(chǔ)，提出基于在線監(jiān)測的輸電線路全過程覆冰防控應(yīng)用，充分利用在線監(jiān)測的時效性等特點，實現(xiàn)覆冰告警-融冰管理-受損分析-防冰統(tǒng)計-覆冰簡報的全過程覆冰響應(yīng)[2]，結(jié)合覆冰預(yù)測-覆冰分析-預(yù)測驗證-預(yù)測完善的預(yù)測管理，提高覆冰管控效率。

1 覆冰防控機(jī)制

建立“準(zhǔn)確預(yù)測”、“實時告警”、“終端聯(lián)動”、“快速響應(yīng)”的覆冰防控機(jī)制[3]。

1）準(zhǔn)確預(yù)測：基于氣象臺提供的氣象網(wǎng)格數(shù)據(jù)，結(jié)合地形地貌、歷史覆冰情況形成覆冰厚度的短、中、長期的預(yù)測。

2）實時告警：基于覆冰在線監(jiān)測終端的拉力、風(fēng)傾角、微氣象等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，通過等效覆冰厚度模型進(jìn)行實時計算，對覆冰比值越限的線路桿塔進(jìn)行告警及推送。

3）終端聯(lián)動：充分利用覆冰監(jiān)測終端和視頻監(jiān)測終端，通過GIS 分析確認(rèn)聯(lián)動范圍，遠(yuǎn)程操控實現(xiàn)聯(lián)動控制，建立覆冰+ 視頻的聯(lián)動監(jiān)測機(jī)制。

4）快速響應(yīng)：建立覆冰告警- 融冰管理-受損分析-防冰統(tǒng)計-覆冰簡報的全過程覆冰響應(yīng)機(jī)制及應(yīng)用。

2 準(zhǔn)確預(yù)測

準(zhǔn)確預(yù)測主要建立覆冰預(yù)測-覆冰分析-預(yù)測驗證-預(yù)測完善的預(yù)測管理應(yīng)用，保障覆冰的準(zhǔn)確預(yù)測。

1）覆冰預(yù)測：主要結(jié)合溫度、濕度、降水、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象條件，海拔、地形坡度、地貌類型等地貌地形因素，導(dǎo)線高度、半徑等輸電線路本體臺賬，以及歷史覆冰數(shù)據(jù)、覆冰終端區(qū)段等歷史數(shù)據(jù)，建立覆冰厚度及趨勢的預(yù)測模型，在功能應(yīng)用中對模型參數(shù)進(jìn)行可配置支持，方便對預(yù)測模型的優(yōu)化迭代[4]。

如圖1所示覆冰預(yù)測流程圖，通過輸入氣象參數(shù)（包括實況和預(yù)測數(shù)據(jù)）和覆冰厚度，通過對微氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)及監(jiān)督式訓(xùn)練，形成預(yù)測的覆冰厚度，結(jié)合預(yù)測線路桿塔的歷史覆冰數(shù)據(jù)和覆冰規(guī)律數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測覆冰厚度的修正，最終形成覆冰預(yù)測厚度。

圖1 覆冰預(yù)測流程圖

2）預(yù)測驗證：以人工觀冰和終端監(jiān)測的覆冰厚度做為驗證數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對預(yù)測結(jié)果從漏報指標(biāo)和誤報指標(biāo)進(jìn)行驗證，按照時間維度24 h、48 h、72 h 和誤報描述進(jìn)行驗證分析，自動生成預(yù)測驗證報告，對誤報情況按照預(yù)測數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)的差別進(jìn)行分析，支撐對預(yù)測模型的調(diào)優(yōu)依據(jù)[5]。

3）預(yù)測完善：基于驗證指標(biāo)對預(yù)測模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練和參數(shù)配置，對漏標(biāo)率和誤報率進(jìn)行指標(biāo)提升，逐步達(dá)到預(yù)測正確率80%的要求。

通過在對覆冰預(yù)測模型及驗證迭代功能在系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以提供覆冰期的覆冰預(yù)測服務(wù)，指導(dǎo)進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)的物資及人員安排。

3 實時告警

實時告警從時效性、連續(xù)性、關(guān)聯(lián)性三方面對覆冰告警能力進(jìn)行提升。

1）時效性主要以覆冰在線監(jiān)測告警為主，通過實時監(jiān)測的覆冰告警按照覆冰比值進(jìn)行不同告警等級的推送，以短信告警推送至線路主人，系統(tǒng)應(yīng)用對覆冰告警進(jìn)行實時告警；

2）準(zhǔn)確性通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行相間異常、導(dǎo)地線差異、數(shù)據(jù)失真進(jìn)行實時判斷，對異常數(shù)據(jù)引發(fā)的告警進(jìn)行篩選過濾，提高告警的準(zhǔn)確性；

2）連續(xù)性主要通過整合在線監(jiān)測覆冰厚度和人工觀冰的覆冰厚度，形成線路桿塔實時覆冰趨勢，結(jié)合歷史覆冰厚度、預(yù)測覆冰厚度形成覆冰全周期厚度趨勢；

3）關(guān)聯(lián)性主要關(guān)聯(lián)線路本體信息（是否特殊區(qū)段、重點關(guān)注設(shè)備）、地形地貌（海拔、地形、植被）、線路事件（融冰計劃、融冰工作、覆冰受損、覆冰跳閘）、配套裝置（融冰裝置）對覆冰告警進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，形成覆冰告警專項報告[6]。

4 終端聯(lián)動

終端聯(lián)動控制：通過桿塔經(jīng)緯度坐標(biāo)計算，以告警桿塔作為分析對象，按照半徑500 m 圓形進(jìn)行GIS 范圍分析，對范圍內(nèi)的覆冰在線監(jiān)測終端、視頻在線監(jiān)測終端進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，形成關(guān)聯(lián)終端列表，通過對關(guān)聯(lián)的視頻終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，調(diào)整云臺角度，指向告警目標(biāo)桿塔導(dǎo)線；對關(guān)聯(lián)的覆冰終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，縮短采集周期；對采集的圖像按照桿塔進(jìn)行分類，通過圖像識別，對覆冰有無情況進(jìn)行判斷，存在一列圖像判斷為覆冰存在的情況，對線路桿塔進(jìn)行覆冰告警[7]。

如圖2所示對輸電線路監(jiān)測終端進(jìn)行組網(wǎng)及終端接入，通過網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行監(jiān)測終端自適應(yīng)接入，結(jié)合處理模塊中的數(shù)據(jù)處理決策庫進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，按照決策分析進(jìn)行控制決策的生成，下發(fā)至控制單元，形成相應(yīng)的運行模式和運行方式的控制，實現(xiàn)對輸電線路監(jiān)測終端的聯(lián)動控制。

圖2 終端控制流程

5 快速響應(yīng)

快速響應(yīng)主要建立和完善覆冰告警-融冰管理-受損分析-防冰統(tǒng)計-覆冰簡報的全過程覆冰響應(yīng)機(jī)制及應(yīng)用。

1）覆冰告警快速推送：通過建立覆冰期間線路主人公機(jī)制以短信的方式對覆冰告警信息進(jìn)行快速推送。

2）融冰管理：通過對融冰計劃和融冰工作的關(guān)聯(lián)管理，迅速定位當(dāng)前覆冰線路的融冰情況，對未安排融冰工作的線路桿塔，結(jié)合移動式、固定式融冰裝置的安裝部署，應(yīng)急車輛人員分布情況，生成融冰應(yīng)急方案。

3）受損分析：結(jié)合調(diào)度OCS 跳閘數(shù)據(jù)及分布式故障定位數(shù)據(jù)，對覆冰范圍內(nèi)的線路是否存在跳閘情況進(jìn)行受損定位，聯(lián)動視頻終端進(jìn)行現(xiàn)場受損情況的圖像識別，形成覆冰受損報告[8]。

4）覆冰簡報：對每日的天氣信息、覆冰線路、受損情況、融冰情況、應(yīng)急資源部署情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，形成覆冰簡報，實時上傳省公司及網(wǎng)公司。

6 應(yīng)用分析

經(jīng)驗證，某供電局220 kV 線路A 受雨雪天氣影響，系統(tǒng)于2021年12月30日根據(jù)覆冰預(yù)測模型，發(fā)布未來3 天輸電線路覆冰預(yù)測專報，預(yù)測區(qū)域以陰雨天氣為主，西北部有小到中雪，局地大雪，某供電局220 kV 線路A 有中度覆冰（10～15 mm），建議加強線路覆雪情況監(jiān)測及資源配置。

2021年12月31日8:15 系統(tǒng)發(fā)布覆冰告警，220 kV A 線#52 桿塔拉力超過6079N，覆冰比值為0.7，超過歷史最大覆冰比值，監(jiān)測圖像顯示線路桿塔有覆冰情況。

2021年12月31日8:21 系統(tǒng)發(fā)布融冰策略輔助，A 線附近有移動式融冰裝置，結(jié)合線路A 所在供電局的覆冰情況，按照線路重要等級、覆冰嚴(yán)重程度、融冰裝備分布情況制定融冰優(yōu)先級輔助策略，輔助進(jìn)行融冰計劃和融冰資源的制定和分配。

2021年12月31日21:05 現(xiàn)場進(jìn)行直流融冰，系統(tǒng)實時反饋現(xiàn)場融冰桿塔的拉力變化，輔助對融冰時間的執(zhí)行，現(xiàn)場完成融冰覆冰桿塔脫離覆冰情況。

7 結(jié)束語

本文從“準(zhǔn)確預(yù)測”、“實時告警”、“終端聯(lián)動”、“快速響應(yīng)”開展了基于在線監(jiān)測的輸電線路全過程覆冰防控應(yīng)用分析及驗證，充分利用在線監(jiān)測的時效性等特點，實現(xiàn)覆冰告警-融冰管理-受損分析-防冰統(tǒng)計-覆冰簡報的全過程覆冰響應(yīng)，結(jié)合覆冰預(yù)測-覆冰分析-預(yù)測驗證-預(yù)測完善的預(yù)測管理，提高覆冰管控效率，提升電網(wǎng)“災(zāi)前準(zhǔn)備，災(zāi)中應(yīng)急，災(zāi)后恢復(fù)”的防災(zāi)減災(zāi)管理水平[9]。