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数据驱动风灾防治关键技术及工程实践

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成果主要完成人

蒙 亮、卢胜标、黄志都、俸 波、张 炜、夏小飞、徐文平、张镱议

项目概况

本项目针对复杂微地形条件下的输电线路覆冰存在的监测终端体积重、离线率高和覆冰模型计算精度较低,以及不能及时精准的为输电线路发布融冰预警等问题,开展输电线路轻量化覆冰在线监测设备研制、基于多参数敏感性试验的覆冰拉力值预警及覆冰监测终端部署评估研究、基于复杂典型微地形条件的冰区分布图模型优化与修订研究工作,实现了监测装置的体积、重量及功耗大大降低;平均故障间隔时间大大增加;并在全南网首次根据导线状态方程,建立综合考虑设计冰厚、垂直档距随覆冰厚度变化特征的直线塔、耐张塔标准冰厚计算模型;提出高差系数修正方法,对杆塔档距、绝缘子串挂点高度差不准确收资资料进行修正;提出基于覆冰在线监测终端拉力进行覆冰预警模型,较南网现有模型准确度提高30%以上,覆冰拉力预警准确度90%以上;提出基于线路与微地形微气象的空间关联分析的监测终端部署位置合理性评价模型;构建集覆冰监测装置、计算模型和预警系统为一体的防冰方法。同时,成果已在贵州多家地市局推广应用,全面覆盖主网线路,具备显著的社会和经济效益。此外,本项目发明专利11项、实用新型专利2项、发表论文11篇、软件著作权2项。对行业技术进步和自主创新等方面有重大意义。创新点如下: (1) 研发高可靠性覆冰监测装置,减小前端监测装置的体积、重量及功耗,总体功耗小于3W;平均故障间隔时间从目前的小于4000小时提升到20000小时。 (2) 全南网首次根据导线状态方程,建立综合考虑设计冰厚、垂直档距随覆冰厚度变化特征的直线塔、耐张塔标准冰厚计算模型;提出一种高差系数修正方法,修正杆塔、导线参数误差,提高线路标准冰厚模型精度;定量研究计算模型各个输入参数对标准冰厚的敏感程度,为输电防冰工作需重点关注的参数提供依据,试点区域标准冰厚计算结果与人工观冰对比准确率高达90%,较监测系统现有计算模型准确度提高30%以上。 (3) 全南网首次建立基于覆冰在线监测终端拉力进行覆冰预警模型,对覆冰期拉力值变化情况进行核密度估算,提出不同电压等级线路融冰预警、启动融冰拉力阈值条件;首次编制《输电线路覆冰监测系统拉力值指导线路融冰导则》,综合考虑线路重要性、健康度、缺陷状态、运行年限等情况,对线路覆冰风险进行四级评价,为线路融冰提供更加科学的依据。 (4) 提出一种覆冰在线监测终端部署位置合理性综合评价方法,分析终端部署位置微地形特征、线路路径、冬季主风向等多参数,从主、客观两个角度,评价终端部署位置是否合理,并给出需要安装设备的点位建议。 (5)创新性对贵州省覆冰相似区更加精细化划分,依据100个微地形点现场实际勘查情况,对微地形点进行归类总结,并提出各类微地形覆冰量级修正系数,编制2020版贵州电网冰区分布图。 本项目形成了“在线观冰为主、人工观冰为辅”覆冰监测模式,有效的减少野外观冰的工作,降低观冰人员在恶劣气候和地形工作的风险,大大节约人工、设备成本。此外,项目所研发成果,减少设备维护的工作量,提升运行维护效率;研究的高精度冰厚计算模型,为输电线路防冰加固工作提供了决策依据,有效提高线路防冰效率,实现质量效益型发展;所建立拉力值指导线路融冰方案,有助于指导相关工作人员防冰抗冰工作的开展;对覆冰监测终端布点位置采取科学手段进行评估,并能提供最合适的终端空间布点位置,对电网防冰工作精细化管理具有重要参考价值。本项目所研发覆冰在线监测终端,从现在每4000小时检修一次提高到20000小时,研究的高精冰厚和冰区图,自2019-2022年共计节约观冰和设备检修经1942.16万元。