基于多圖層GIS信息的輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王振滔 李亞南 費(fèi)良明 王鵬

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司綿陽(yáng)供電公司)

基于多圖層GIS信息的輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王振滔 李亞南 費(fèi)良明 王鵬

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司綿陽(yáng)供電公司)

由于輸電線路評(píng)估需要收集大量數(shù)據(jù)，且輸電線路的數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、類別繁多，目前評(píng)估數(shù)據(jù)的采集缺乏手段，因此為更便捷地對(duì)輸電線路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，本文根據(jù)GIS系統(tǒng)中的多圖層信息，提取出輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)因素的特征量，并采用危險(xiǎn)源辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（HIRA）和累計(jì)扣分法對(duì)輸電線路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的評(píng)估,最后給出了某條線路的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程，表明了本文方法的有效性。該方法實(shí)現(xiàn)了輸電220kV線路和重要110kV線路風(fēng)險(xiǎn)管理數(shù)據(jù)的圖形化、精益化，從而達(dá)到加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管控的目的。

輸電線路；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；GIS系統(tǒng)；多圖層；危險(xiǎn)源辨別及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；累計(jì)扣分法

0 引言

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，具有線路距離長(zhǎng)、覆蓋范圍大、安全可靠性要求高等特點(diǎn)。根據(jù)《地市級(jí)重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作方案》的工作要求，需要對(duì)火災(zāi)、冰害、舞動(dòng)、風(fēng)害、地質(zhì)災(zāi)害、污閃、異物、雷擊、機(jī)械外破、樹線放電、鳥害等11個(gè)技術(shù)要素分別進(jìn)行地市級(jí)重要輸電通道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[1-4]，也明確了評(píng)估方法。輸電線路的數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、類別繁多，且評(píng)估數(shù)據(jù)的采集缺乏手段，參數(shù)的設(shè)置也較為困難，影響了“工作方案”的深入、廣泛開展。因此，借助現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)地市級(jí)重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供技術(shù)手段支持，是今后發(fā)展的方向。

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,尤其是GIS技術(shù)[5-7]的成熟,其有多維圖層功能，包括專業(yè)矢量地圖、公用路網(wǎng)圖、衛(wèi)星影像地圖、污區(qū)圖、雷電定位圖、鳥害、氣象圖、山火危害圖、地質(zhì)災(zāi)害圖與社會(huì)危險(xiǎn)點(diǎn)圖等多種功能圖層。通過(guò)多圖層GIS信息，按需求從圖層中點(diǎn)選所需評(píng)估輸電線路，通過(guò)分析線路所在圖層信息，運(yùn)用危險(xiǎn)源辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（HIRA）和累計(jì)扣分法對(duì)線路風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

1 輸電線路風(fēng)險(xiǎn)隱患

1.1 隱患排查

依據(jù)國(guó)家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按照確定的技術(shù)排除路線對(duì)火災(zāi)、冰害、舞動(dòng)、風(fēng)害、地質(zhì)災(zāi)害、污閃、異物、雷擊、機(jī)械外破、樹線放電、鳥害等11個(gè)技術(shù)要素中每個(gè)技術(shù)要素開展現(xiàn)場(chǎng)逐基、逐項(xiàng)排查，找出通道內(nèi)全部隱患點(diǎn)。

1.2 技術(shù)因素特征量提取

為了定量評(píng)估輸電線路風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，對(duì)11個(gè)技術(shù)因素提取出最具代表性的特征量進(jìn)行分析，其中以所在防火區(qū)等級(jí)、覆冰厚度(最大耐張段長(zhǎng)度)、所在舞動(dòng)區(qū)等級(jí)、地區(qū)最大風(fēng)速、地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)、絕緣子爬電比距、異物故障次數(shù)、地閃密度對(duì)應(yīng)雷暴日(地線保護(hù)角和接地電阻)、機(jī)械外破故障次數(shù)、樹木凈空距離、所在鳥害區(qū)等級(jí)來(lái)分別表征11種技術(shù)因素，并以此作為技術(shù)排查內(nèi)容，對(duì)輸電線路風(fēng)險(xiǎn)做出評(píng)價(jià)。

2 危險(xiǎn)源辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法（HIRA）

2.1 HIRA方法

對(duì)于排查出來(lái)的主要計(jì)算方法為危險(xiǎn)源辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(HIRA)，其風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算公式為

其中，Risk表示整段輸電線路的風(fēng)險(xiǎn)值；ωi、Ki、Li、Ei、Ci分別為單個(gè)技術(shù)因素的權(quán)重、風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整系數(shù)、危害可能性、危害頻率、危害后果。風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整系數(shù)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖芪⒌匦?、突發(fā)情況等隨機(jī)因素影響進(jìn)行判定。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)技術(shù)要素對(duì)地市級(jí)重要輸電通道造成故障的可能性，將技術(shù)要素由輕到重分為四個(gè)等級(jí)，權(quán)重對(duì)應(yīng)為權(quán)重1、權(quán)重2、權(quán)重3、權(quán)重4，分值分別為1、2、3、4。技術(shù)要素權(quán)重系數(shù)見表1。

表1 技術(shù)要素權(quán)重系數(shù)

1）對(duì)排查出來(lái)的每個(gè)技術(shù)要素的隱患，采用 HIRA（危險(xiǎn)源辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估）方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值的大小，將風(fēng)險(xiǎn)程度等級(jí)由輕到重分為四級(jí)，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)，其對(duì)應(yīng)的基本扣分值為 2、4、8、10 分。

2）根據(jù)權(quán)重乘以基本扣分值的公式計(jì)算通道區(qū)段的技術(shù)要素扣分值。

應(yīng)扣分值 =權(quán)重×對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)基本扣分值，

計(jì)算方式見表2：

表2 扣分值計(jì)算表

3）對(duì)通道區(qū)段內(nèi)各技術(shù)要素扣分值進(jìn)行疊加，依據(jù)各技術(shù)要素合計(jì)扣分值相同且連續(xù)的原則重新劃分通道區(qū)段，根據(jù)單項(xiàng)最大扣分值和合計(jì)扣分值，確定區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。將通道區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)設(shè)為四級(jí)：正常狀態(tài)、低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)、中風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)、高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)[8-9]。

根據(jù)HIRA的累計(jì)扣分法[10]對(duì)某條輸電線路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)于四種風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表3所示，本文以采用此標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估樣本作為訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本。

表3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 基于GIS圖層信息的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 GIS圖層信息

以某條重要輸電通道為例進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其包含了3個(gè)通道區(qū)段，在GIS中地圖顯示圖1所示。其所在的地區(qū)各類圖層如圖2所示。

3.2 基于GIS圖層信息的輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

結(jié)合GIS圖層信息進(jìn)行輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程圖如圖3所示。

圖1 輸電線路地理位置圖

圖2 輸電線路所在多維圖層信息

通過(guò)GIS圖層得到各技術(shù)因素的特征量，并采用HIRA進(jìn)行輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。根據(jù)隱患排查結(jié)果，本通道線路在外破、異物、鳥害三個(gè)方面存在隱患，通過(guò)HIRA評(píng)估如表4、表5所示。

故經(jīng)核查，柳林-花園口重要輸電通道的主要風(fēng)險(xiǎn)為異物、鳥害和機(jī)械外破隱患，經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，該通道均處于正常狀態(tài)，不存在中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合GIS系統(tǒng)的多圖層信息，可以得到11種技術(shù)因素相對(duì)應(yīng)的特征量，進(jìn)而通過(guò)HIRA結(jié)合累計(jì)扣分法對(duì)輸電線路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過(guò)按照不同技術(shù)要素繪制成不同故障類型風(fēng)險(xiǎn)分布圖，可以通過(guò)圖像動(dòng)態(tài)顯示輸電線路存在的風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)價(jià)結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)輸電220kV線路和重要110kV線路風(fēng)險(xiǎn)管理數(shù)據(jù)、圖形化、精益化，從而達(dá)到加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管控的目的。

[1]趙淳, 陳家宏, 王劍, 等. 電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究[J].高電壓技術(shù), 2011, 37(12): 3012-3021.

[2]孫羽, 王秀麗, 王建學(xué), 等. 架空線路覆冰閃絡(luò)跳閘特性分析與風(fēng)險(xiǎn)建模[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(31): 149-158.

[3]吳田, 阮江軍, 胡毅, 等. 500kV 輸電線路的山火擊穿特性及機(jī)制研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(34): 163-170.

[4]劉珂宏, 劉亞?wèn)|, 盛戈皞等.基于輸電線路全工況信息的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[J]. 高壓電器, 2016, 52(3): 23-28.

[5]陳雄波,孟遂民,秦紅玲.基于GIS的輸電線路運(yùn)行管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[J].電力建設(shè).2005,26(8):65-67.

[6]朱慶. 三維GIS及其在智慧城市中的應(yīng)用[J]. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào),2014,16(2):151-157.

[7]王國(guó)勝, 張聲圳. 基于GIS的輸電線路三維數(shù)字化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電工技術(shù),2013(專題),6-8.

[8]國(guó)家電網(wǎng)公司. Q/GDW 173—2008 架空輸電線路狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S]. 北京:中國(guó)電力出版社, 2008.

[9]南方電網(wǎng)公司. Q/CSG 10010—2004 輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京:中國(guó)電力出版社, 2004

[10]嚴(yán)英杰, 盛戈皞, 陳玉峰, 等. 基于關(guān)聯(lián)規(guī)則和主成分分析的輸電線路狀態(tài)評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)體系構(gòu)建[J]. 高電壓技術(shù),2015, 41(7): 2308-2314.

圖3 基于GIS圖信息的輸電線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程圖

表4 技術(shù)要素扣分匯總表

表5 通道區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)匯總表

2017-08-25）