500 kV超高壓輸電線路風偏故障的預防舉措探尋

［摘 要］風偏故障是威脅500 kV 超高壓輸電線路安全穩(wěn)定運行的主要因素之一。文章從氣象監(jiān)測預警、線路設計優(yōu)化、精益運維管理、防風技術研究4 方面，提出了加強氣象監(jiān)測預警體系建設、優(yōu)化線路走廊選擇和桿塔絕緣子設計、開展隱患排查治理和智能監(jiān)測、創(chuàng)新風偏故障預警和機理研究等一系列預防風偏故障的措施，并強調了加強同行業(yè)交流學習的重要性，以期全面提升輸電線路抵御風偏故障的能力，為保障電網安全運行提供有力支撐。

［關鍵詞］500 kV 超高壓輸電線路；風偏故障；預防舉措；氣象監(jiān)測預警；防風技術

［中圖分類號］TM75 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）07–0044–03

1 加強氣象監(jiān)測預警，提高風險預判能力

1.1 建立氣象監(jiān)測系統(tǒng)

500 kV 超高壓輸電線路風偏故障高發(fā)區(qū)域通常氣象條件復雜多變，受地形、季節(jié)等因素影響較大。因此，需要在線路沿線合理布設氣象監(jiān)測站點，綜合考慮地理位置、海拔高度、地形特征等因素，選擇具有代表性的監(jiān)測點位。氣象監(jiān)測站點需配備風速、風向、氣溫、氣壓、濕度等多要素監(jiān)測設備，實現(xiàn)氣象數(shù)據的實時采集和遠程傳輸。同時，氣象監(jiān)測系統(tǒng)要建立完備的數(shù)據管理和分析功能，利用大數(shù)據、云計算等技術手段，對氣象監(jiān)測數(shù)據進行存儲、處理和挖掘分析，形成精細化、可視化的氣象監(jiān)測數(shù)據產品，為風偏預警提供數(shù)據支撐。此外，氣象監(jiān)測系統(tǒng)還需與氣象部門的監(jiān)測網絡實現(xiàn)數(shù)據共享和互聯(lián)互通，借助氣象部門更加專業(yè)和權威的氣象監(jiān)測資源，擴大監(jiān)測范圍，提高監(jiān)測數(shù)據質量，形成多源、高效、動態(tài)的氣象監(jiān)測大數(shù)據庫，從而為輸電線路風偏預警提供更加全面、精準的氣象信息支撐。

1.2 開發(fā)風偏預警模型

開發(fā)精準、實用的風偏預警模型以提高輸電線路風偏預警水平。風偏預警模型開發(fā)需要綜合氣象學、電力工程、計算機等多學科知識，針對不同區(qū)域、不同時段的氣象特點和輸電線路運行工況，構建多場景、多時空尺度的風偏預警模型。模型開發(fā)過程中，要充分利用氣象監(jiān)測系統(tǒng)獲取的海量氣象數(shù)據，采用數(shù)據挖掘、機器學習等技術，深入分析風偏故障與氣象要素之間的內在關聯(lián)，揭示風偏發(fā)生、發(fā)展的演化規(guī)律。同時，要建立風偏故障模擬仿真試驗平臺，開展風偏故障工況的物理模擬和數(shù)值仿真，獲取風偏故障演化過程的第一手數(shù)據，用于指導和驗證預警模型。在模型應用中，要加強跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據融合，充分利用氣象預報、輸電線路監(jiān)測等多源數(shù)據，提高預警模型的精度和時效性。此外，風偏預警模型還需具備風險評估和智能決策功能，根據預警信息自動生成風險等級和防范措施，為一線員工開展防風搶險提供智能輔助和精準指導，切實提高輸電線路風偏預警和防控的科學性、主動性和有效性。

1.3 構建預警信息發(fā)布平臺

構建集監(jiān)測、預警、發(fā)布、服務于一體的風偏預警信息發(fā)布平臺，以提高預警信息傳播時效，擴大預警覆蓋面。預警信息發(fā)布平臺要以服務對象需求為導向，采用前沿的信息技術，設計制作科學規(guī)范、通俗易懂的預警信息產品。要綜合應用網站、移動app、微信公眾號、短信、電視等多種發(fā)布渠道，實現(xiàn)預警信息的精準推送和實時更新，最大限度擴大預警信息的受眾面和到達率[1]。在預警信息發(fā)布內容方面，要圍繞風偏預警的關鍵信息要素，提供風偏發(fā)生的時間、區(qū)域、等級等信息，明確可能造成的危害后果，提供避險和自救措施，確保預警信息全面、權威、有效。在預警信息呈現(xiàn)方式方面，要充分考慮不同受眾的信息獲取需求和認知特點，采用圖文、視頻、語音等多樣化方式，提高預警信息的易讀性和互動性，增強公眾接受度。預警信息發(fā)布平臺還需加強與政府、媒體等部門的協(xié)同聯(lián)動，借助權威渠道擴大預警信息傳播，同時要持續(xù)跟蹤媒體和輿情動態(tài)，及時回應社會關切，消除公眾恐慌，引導公眾科學理性看待輸電線路風偏預警。

2 優(yōu)化輸電線路設計，提升線路抗風能力

2.1 科學選擇線路走廊

科學選擇輸電線路走廊可提升線路抗風能力。在選擇線路走廊時，要充分考慮當?shù)氐牡匦蔚孛?、氣象條件、土地利用等因素，避開山區(qū)、丘陵、江河湖泊等復雜地形和建筑物密集區(qū)，選擇平坦開闊、地質條件穩(wěn)定的區(qū)域布線。同時，合理確定線路走廊寬度，在滿足安全距離和通道遷改等要求的基礎上，適當加寬走廊，減少外力破壞和樹障風險。在實際勘測過程中，充分利用數(shù)字地形圖、衛(wèi)星遙感影像、激光雷達掃描等技術手段，精細化分析線路沿線地形特征和氣象條件，優(yōu)化塔位和檔距設計，提高輸電線路抵御強風的能力。對于已運行多年的老線路，要定期評估線路走廊的適宜性，針對高風險區(qū)段開展線路遷改和加固等治理工作，消除安全隱患，延長線路使用壽命。

2.2 合理確定桿塔參數(shù)

桿塔作為輸電線路的支撐結構，其參數(shù)設計直接影響線路的機械強度和穩(wěn)定性。在桿塔設計時，要綜合考慮線路電壓等級、導線型號、氣象條件等因素，嚴格按照國家標準和行業(yè)規(guī)范要求，優(yōu)選桿塔型式和材料，合理確定桿塔高度、根開、撓度等幾何參數(shù)和結構強度參數(shù)。針對大跨越、高落差等特殊區(qū)段專門設計，采用高強度材料和新型桿塔結構，提高桿塔抗風性能。在桿塔制造和施工過程中，加強質量管控，確保各項參數(shù)符合設計要求[2]。同時，針對已運行多年的老舊桿塔，定期開展狀態(tài)評估和壽命預測，及時更換老化構件，增加加強件，提高桿塔的可靠性和安全裕度。

2.3 優(yōu)化絕緣子串設計

絕緣子串是懸掛導線的關鍵部件，其性能直接影響線路的絕緣水平和機械強度。在選擇絕緣子時，要優(yōu)選高強度、耐污穢的材料，如特種玻璃、復合材料等，提高絕緣子抗沖擊和防污閃能力。在絕緣子串組裝設計時，要合理確定絕緣子片數(shù)和連接方式，采用防舞防振設計，減少絕緣子串風偏晃動。針對沿海、沙塵等惡劣環(huán)境，要采用大盤直徑絕緣子和高耐污型材料，增加絕緣裕度，提高絕緣子串防污閃能力。同時，加強絕緣子串檢測和維護，定期開展紅外測溫、紫外成像等狀態(tài)檢測，及時更換損傷和老化絕緣子，確保絕緣子串長期可靠運行。在電力設備選型時，還要關注設備生命周期內的綜合成本，優(yōu)先選用免維護、使用壽命長的產品，降低運維成本，提高輸電線路長期運行效益。

3 開展輸電線路精益運維，消除風偏隱患

3.1 開展隱患排查治理

開展輸電線路隱患排查治理是消除風偏故障隱患的重要舉措。要建立健全輸電線路風險隱患排查治理體系，制訂隱患排查標準和工作規(guī)范，明確各環(huán)節(jié)工作要求和責任主體。采取定期與不定期相結合以及日常巡視與專項排查相結合的方式，全面排查線路各環(huán)節(jié)的風險隱患。針對排查發(fā)現(xiàn)的異常情況，及時分析原因，制訂整改方案，明確整改時限和責任人，確保隱患及時消除。加強隱患治理過程管控，嚴格按照方案要求開展作業(yè)，規(guī)范工器具使用和安全防護，嚴防發(fā)生人身傷亡和設備損壞事故。強化隱患治理效果評估，建立隱患治理檔案，跟蹤治理效果，防止類似隱患反復發(fā)生[3]。同時，總結隱患排查治理經驗，完善相關制度標準，推動體系化、常態(tài)化隱患排查治理，從源頭上消除風偏故障隱患。

3.2 提高智能監(jiān)測水平

提高輸電線路智能監(jiān)測水平可及時發(fā)現(xiàn)和預防風偏故障。要加快推進輸電線路智能監(jiān)測系統(tǒng)建設，在桿塔、導線、絕緣子串等關鍵部位安裝在線監(jiān)測裝置，實時采集線路運行工況和狀態(tài)信息。建立健全監(jiān)測數(shù)據分析和風險評估體系，利用大數(shù)據、人工智能等技術，對海量監(jiān)測數(shù)據進行挖掘和分析，快速識別異常狀態(tài)和故障征兆，實現(xiàn)風偏故障的早發(fā)現(xiàn)、早預警、早處置。豐富監(jiān)測手段和載體，綜合利用機器視覺、圖像識別、聲音診斷等技術，開展全方位、多維度線路狀態(tài)監(jiān)測，提高監(jiān)測數(shù)據的全面性和準確性。創(chuàng)新監(jiān)測運維模式，利用移動互聯(lián)、遠程診斷等技術，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據的實時傳輸和遠程分析，提高監(jiān)測數(shù)據的時效性和利用率[4]。同時，要加強監(jiān)測系統(tǒng)的運行維護，定期開展設備校驗和狀態(tài)評估，確保監(jiān)測系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行。

3.3 完善應急處置預案

完善輸電線路風偏故障應急處置預案可快速有效應對突發(fā)事件。要制訂完善的應急處置預案體系，建立“分級負責、分層響應、聯(lián)動協(xié)調”的應急工作機制。明確應急組織體系和職責分工，細化應急處置流程和措施，做到分工明確、責任到人。加強應急物資儲備和管理，科學確定物資品種和數(shù)量，優(yōu)化物資儲備布局，確保應急物資供應及時、充足。強化應急隊伍建設，加大專業(yè)培訓和應急演練力度，全面提升搶險救援能力。積極引進社會力量參與，建立政府主導、部門協(xié)同、社會參與的應急聯(lián)動機制，形成齊抓共管的應急格局。加強預案宣傳和培訓，提高現(xiàn)場作業(yè)人員的應急處置能力和安全防范意識。同時，要建立應急處置評估和總結機制，及時評估應急效果，查找問題不足，持續(xù)改進優(yōu)化應急預案，不斷提高風偏故障應急處置的科學性、有效性和針對性。

4 加強防風偏技術研究，促進輸電領域創(chuàng)新發(fā)展

4.1 揭示風偏故障機理

深入開展風偏故障機理研究，以提升輸電線路防風減災能力的理論基礎。要綜合利用氣象學、流體力學、材料學等多學科知識，從理論和試驗兩個方面，揭示風偏故障發(fā)生、發(fā)展的內在規(guī)律。理論研究方面，建立風偏振動的數(shù)學物理模型，分析風速、風向、線路參數(shù)等因素對風偏故障的影響規(guī)律，并進行數(shù)值模擬和仿真驗證，不斷優(yōu)化完善理論模型。試驗研究方面，搭建風偏故障模擬試驗平臺，開展導線舞動、絕緣子串晃動、桿塔振動等典型風偏故障工況的模擬試驗，深入分析故障成因和演化規(guī)律，識別薄弱環(huán)節(jié)，為防風技術研發(fā)提供試驗數(shù)據支撐[5]。同時，要加強基礎研究與工程應用的結合，針對工程實際問題開展靶向性研究，加快研究成果的轉化應用，提升防風技術的實用性和有效性。

4.2 創(chuàng)新預測預警技術

創(chuàng)新風偏故障預測預警技術，可及時發(fā)現(xiàn)和規(guī)避風險。緊跟人工智能、大數(shù)據等前沿技術發(fā)展，研發(fā)智能化、精細化的風偏故障預警模型和系統(tǒng)。在數(shù)據采集方面，構建多源異構的數(shù)據采集體系，匯聚氣象監(jiān)測、設備監(jiān)測、運行監(jiān)測等多維度數(shù)據，擴大數(shù)據采集范圍，提高數(shù)據精度和可靠性。數(shù)據分析方面，綜合運用機器學習、數(shù)據挖掘等技術，對海量監(jiān)測數(shù)據進行關聯(lián)分析和深度挖掘，準確識別風偏故障模式，掌握故障演化規(guī)律。預警模型方面，探索物理模型與數(shù)據驅動相結合的建模方法，提高預警模型的普適性和精準度，實現(xiàn)區(qū)域化、差異化預警。預警系統(tǒng)方面，開發(fā)集監(jiān)測、分析、預警、決策于一體的智能預警系統(tǒng)，實現(xiàn)風偏故障全過程、全鏈條的實時在線預警。同時，加強技術驗證和評估，不斷優(yōu)化完善預警模型和系統(tǒng)，提升預警水平和效果。

4.3 加強同行業(yè)交流學習

加強同行業(yè)的技術交流與學習，是共享優(yōu)勢資源、提升綜合創(chuàng)新能力的有效途徑。要密切跟蹤國內外輸電線路防風減災新理念、新技術、新方法，積極參與國際國內學術交流活動，拓寬技術視野，啟發(fā)創(chuàng)新思路。主動搭建產學研用合作平臺，聚合行業(yè)內外優(yōu)勢力量，在防風減災基礎理論、關鍵技術、工程應用等方面開展聯(lián)合攻關，突破共性技術難題。積極開展同行業(yè)對標學習，針對薄弱環(huán)節(jié)和關鍵問題，去到標桿單位開展調研交流，學習借鑒先進經驗做法，解決實際問題和困難。鼓勵技術人員到一線開展掛職鍛煉，深入開展技術指導和交流培訓，促進先進技術在基層一線的推廣應用。同時，加強防風減災領域科技資源的開放共享，建立行業(yè)技術數(shù)據庫和信息資源庫，為各單位的技術創(chuàng)新提供支持。營造互學互鑒、共同進步的良好氛圍，推動輸電線路防風減災事業(yè)進步。

5 結束語

風偏故障是影響500 kV 超高壓輸電線路安全運行的關鍵因素，做好風偏故障預防對保障電網穩(wěn)定至關重要。可從氣象監(jiān)測預警、線路設計優(yōu)化、精益運維管理、防風技術研究等多方面入手，結合大數(shù)據、物聯(lián)網、人工智能等新技術手段，不斷創(chuàng)新風偏故障防控策略和方法，持續(xù)提升超高壓輸電線路抵御風偏的能力。同時，要加強行業(yè)交流合作，共享防風減災經驗和成果，協(xié)同推進輸電領域防災技術進步，為構建安全可靠、綠色低碳的現(xiàn)代能源體系貢獻力量。

參考文獻

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