【南方电网_樊灵孟_】2024年电网山火灾害防御关键技术与应用报告_23页_8mb

电网山火灾害防御关键技术与应用总结

1. 核心内容

本报告围绕南方电网山火灾害防御关键技术展开，分析了山火对电力系统安全的影响，提出了天地融合的监测与预警方法，创建了山火隐患精准评估技术，并展示了相关成果及应用成效。

2. 主要观点

2.1 山火灾害的严重性

• 山火频发：全球年均山火约22万起，中国年均受灾森林面积达2000km²，南方电网林区输电线路达24.5万公里。
• 山火对电网的影响：植被燃烧产生的高温、高电导率、灰烬颗粒等显著降低空气间隙绝缘强度，导致多回线路跳闸，引发重大安全事故。
• 典型案例：2021年欧洲大陆电网因山火解列，损失负荷425万kW；2023年阿根廷因山火导致大停电，损失900万kW。

2.2 技术难点

• 广域山火监测难：卫星分辨率低，易受云层、火点强度、图像视频识别干扰影响，导致误告警和漏告警。
• 短路击穿规律不明确：火焰高度、温度、烟雾、植被类型、气象条件等多因素耦合，影响绝缘击穿机理。
• 隐患评估量化困难：树种识别复杂，缺乏统一量化评估标准，影响运维决策。

3. 关键技术与成果

3.1 天地融合的山火监测技术

• 技术方法：结合卫星与地面监测，提出多卫星融合的山火时空识别方法，实现5分钟一次的高频度监测。
• 识别效果：云端火焰与烟雾识别算法累计处理2000万张图片，识别山火3400张，准确率88%。
• 监测系统：研发了“天地融合”山火监测与决策支持系统，实现火点自动告警、信息推送与闭环管理。

3.2 山火隐患精准评估技术

• 评估模型：构建了“树种-火焰-放电”绝缘击穿风险模型，实现10km分段梯度评估。
• 数据来源：基于激光点云与多光谱影像配准，提取植被、地形、导线等关键参数。
• 应用成果：首次绘制100m精度山火隐患分布图，识别出85.03%的火点位于高/极高风险区域。

3.3 山火跳闸风险模型

• 模型特点：建立火焰通道分段的线路跳闸概率模型，准确率达86.67%。
• 影响因素：考虑植被类型、海拔高度、气象条件、地形坡度、电压等级等多因素影响。
• 公式示例：
  $$
  U _ {b} = \frac {E _ {a} H _ {s}}{1 . 1 8 C _ {a} C _ {t}} + \frac {E _ {H X} H _ {X}}{1 . 1 8 C _ {d}} + \frac {E _ {H F} H _ {F}}{C _ {k} C _ {w}}
  $$
  其中修正系数包括密度、温度、湿度和海拔修正。

4. 应用成效

• 监测系统部署：建设2座极轨卫星接收站和2座静止卫星接收站，实现12颗卫星数据接收与处理，峰值运算能力达100万亿次/秒，存储空间超500TB。
• 技术领先性：相关成果申请PCT国际专利（PCT/CN2021/140623），被中国电机工程学会鉴定为国际领先。
• 运维指导：通过隐患评估，实现差异化运维策略，有效减少山火跳闸事件。
• 应用范围：系统已在南方电网全面推广应用，监测装置应用于国家电网、浙江、江苏等地。

5. 工作展望

• 持续优化模型：基于真实山火跳闸案例数据，不断训练和改进评估模型与算法。
• 研究方向：
  • 复杂火行为研究：开展复杂地形和极端气象下火蔓延特性研究，改进经典模型对复杂地形的适应性。
  • 高海拔研究：在3000m以上海拔条件下开展山火击穿特性试验，提升高海拔区域跳闸风险评估能力。
• 策略完善：推动隐患评估、隐患清理、阻隔带建设及立体化监测的综合防控策略，进一步提升电网山火防御水平。

6. 技术路线与合作单位

• 技术路线：依托国家自然科学基金与南方电网重大科技专项，历时10余年，联合武汉大学、中国科技大学、长沙理工大学、国家卫星气象中心等单位开展研究。
• 关键成果：研发了低功耗、高灵敏度的山火监测装置，实现火点自动定位与告警，准确率达90.8%。

7. 未来目标

• 系统建设：建成南方电网山火监测与决策系统，全面提升山火防御能力。
• 技术推广：推动相关技术在更多电网区域应用，实现智能化、精准化的山火防控体系。

汇报人：樊灵孟
单位：南方电网公司输配电部
联系方式：fanlm@csg.cn / 020-36622351
汇报时间：2024年9月