國家電網報:輸電通道地質災害的監測預警專家

發布時間:2020-01-07

1月7日,《國家電網報》報道中國電科院構建基于泛在物聯感知的地質災害多源立體智慧監測預警體系,,為電網防災減災提供了有力支撐。全文如下:

 

核心提示 輸電線路地質災害防治是線路運維的重要組成部分。為規范電網防地質災害工作,國家電網有限公司成立國網地質災害監測預警中心。運行兩年多來,該中心在技術支撐、系統開發、設備研制、標準制定等方面開展了系統性工作,重點構建了基于泛在物聯感知的地質災害多源立體智慧監測預警體系,實現重要輸電通道地質災害常態化預警,為電網防災減災提供了有力支撐。

輸電通道地質災害的監測預警專家

2019年12月30日上午9時,國網地質災害監測預警中心負責人趙斌濱正在分析一份750千伏川湖線基礎沉降雷達衛星普查報告。該報告是采用合成孔徑雷達干涉測量技術(InSAR)解譯的哨兵雷達衛星影像,能準確反映采空塌陷區各基桿塔的沉降變形量。這份報告將提交給國網寧夏電力公司,指導線路地質災害防災減災工作。

“經過數十年的快速發展,國內的輸電線路已經基本建成。未來,電網要對數以百萬公里計的輸電線路進行運行維護,而輸電線路地質災害防治是線路運維中的一個重要組成部分。”中國電力科學研究院輸變電工程研究所所長程永鋒說。

為規范電網防地質災害工作,切實防范和有效處置地質災害對電網造成的影響,保障電網安全穩定運行,國家電網公司于2017年8月30日正式成立國網地質災害監測預警中心(以下簡稱“地災中心”),依托中國電力科學研究院輸變電工程研究所建設運行。

自成立以來,地災中心針對輸電線路地質災害監測預警,在技術支撐、系統開發、設備研制、標準制定和專著編寫等方面開展了系統性工作。中心構建的基于泛在物聯感知的地質災害多源立體智慧監測預警體系,為電網防災減災提供了有效手段。

建立多源立體智能感知體系 為電網把脈

我國是世界上地質災害最嚴重的國家之一。調查數據顯示,全國現有地質災害隱患點28.8萬余處,威脅近2000萬人的生命及財產安全。受調查手段、調查范圍和調查精度的限制,國內尚有大量地質災害隱患沒有被發現。

為減少地質災害對輸電線路的危害,必須盡早知道輸電線路哪里“生病”了、是什么病、病情發展到了什么程度、對線路運行有什么影響、需要采取什么應對措施等。

地災中心經過多年技術攻關,于2016年初步構建了輸電線路地質災害監測預警平臺。平臺主要包括氣象廣域監測、InSAR局域監測、北斗單體監測、數據管理和信息報送五大功能。系統集遠程監測、預報預警、災情上報及信息發布功能于一體,為輸電線路地質災害的準確預警、及時防治和應急處置提供支撐。

輸電線路地質災害監測預警平臺利用氣象衛星、雷達衛星和北斗衛星,從廣域、局域、單體三種空間尺度,構建了輸電線路地質災害大范圍探測、中范圍搜索、小范圍監測的“空-天-地”多源立體監測預警體系,從不同維度給電網“把脈”。

廣域尺度基于數值天氣預報和地質環境信息,開展全域性地質災害風險預測,每天面向全網發布兩次廣域預警報告,及時提示風險。

局域尺度則在廣域工作基礎上,針對局部重點區段開展光學衛星歷史普查和雷達衛星隱患排查,目前已在湖北、湖南、山西、青海、西藏等10余個省份應用。光學衛星可直觀看到桿塔周圍地形地貌變化、滑坡、水體、植被、外力破壞等;雷達衛星可以監測到地表毫米級的位移變化,如采空導致的地面沉陷、邊坡變形等。

單體尺度是在局域普查基礎上,針對重要桿塔開展的實時監測,通過北斗、桿塔姿態儀、桿塔傾斜儀、微氣象站等綜合監測裝置,實現桿塔和地質體的全面感知。

目前,地災中心已在全國13個省(市)部署了459套北斗監測設備(含389套監測站、70套基準站),實時監測著389處輸電線路地質災害隱患點,密切跟蹤重點桿塔風險,開展重要輸電通道地質災害常態化預警。效果已在多次監測預警中得到了較好驗證。

2017年5月28日至8月20日,InSAR局域監測結果表明,四川±800千伏錦蘇線550號桿塔所處邊坡有8厘米變形。地災中心立即開展應急響應,派工作人員赴現場調查,結果證實該桿塔所處邊坡發生明顯滑移,為水庫蓄水導致。這次對隱患的成功預報,為該線路風險防治提供了支撐。

2017年8月8日,四川九寨溝發生7.0級地震。地災中心立即分析了地震對架空輸電線路的影響及風險趨勢預測,并根據北斗監測結果對甘肅330千伏天曬線38號桿塔發出預警。經國網甘肅電力工作人員現場查勘,核實塔基面發生深10厘米、寬3厘米的裂縫,再次實現了隱患成功預報。

2019年8月初,寧夏電力檢修公司巡視人員發現750千伏川湖99號桿塔周圍地表出現裂縫。12月20日,地表裂縫波及周邊其他桿塔,并有桿塔傾斜跡象。經調查,桿塔傾斜為采煤造成。為此,地災中心搜集了2019年1月4日至12月6日的雷達衛星歷史影像,開展采空區塌陷普查。普查結果表明,該區域有5基桿塔沉降較大,并且各桿塔變形在2019年6月有明顯的加速過程。通過普查工作,地災中心最終確定了采煤影響區域、影響范圍和變形時間,為輸電線路地質災害防治工作提供了重要支撐。

定期排查隱患 給電網治未病

“人需要定期體檢,電網也需要。我們要做好電網防地質災害的醫生,就是要通過定期體檢發現病兆、找出病因并加以診斷,避免病情惡化,保障電網安全穩定運行。”趙斌濱說。

2019年,在國網設備部的組織下,地災中心牽頭開展了輸電線路地質災害隱患排查評估工作,通過排查500(330)千伏及以上電壓等級架空輸電線路地質災害隱患,查出地質災害隱患1091處,其中已治理隱患787處,未治理隱患304處。同時,地災中心對未治理隱患開展風險評估,最終評估出高風險性23處、中風險性178處、低風險性103處。

自2016年以來,這樣的體檢工作地災中心已經連續開展了4年,獲取了輸電線路地質災害的主要類型、時空分布、線路和桿塔風險級別等信息,為科學研判輸電線路地質災害的分布及風險發展趨勢提供了支撐,為盡早采取監測和防治等應對措施找準了靶區、爭取了時間。

此外,地災中心于每年汛期前,還會對全網輸電線路地質災害汛期的整體風險情況開展趨勢分析,綜合考慮地質環境因素,結合數值天氣預報,詳細列出處于高風險的線路區段和桿塔,并提出防治措施建議。同時,地災中心每年還會針對重要輸電通道開展專項調查,為精細化監測和提升大電網安全水平提供支撐。

藏中電力聯網工程是世界海拔最高、海拔跨度最大的超高壓電網工程,位于世界上地質結構最復雜、地質災害分布最廣的“三江”斷裂帶,是世界自然條件最復雜的電網工程。異常復雜的外部環境大大增加了無人機、直升機巡視線路的難度,地災中心開展的基于衛星遙感的巡視和調查工作為極端條件下的輸電線路運維探索了新思路。2019年,地災中心針對該工程,開展了光學遙感衛星巡視和哨兵雷達衛星隱患調查,在工程周邊2千米通道環境內,共發現歷史地災552處、潛在地災隱患13處。

2019年10月12日至22日,±800千伏靈紹線迎來了技改檢修。該線路0193號塔在此次檢修中得到了徹底修復。這基特殊的桿塔已在地災中心的嚴密監測下工作了一年時間。病因的發現還要追溯到2018年7月時的一次巡視。當時陜西電力檢修公司員工發現該塔西南側所處山體發生滑坡,滑坡前后緣高差近100米,滑坡后緣距離塔腿最近僅12米,一旦失穩將會導致特高壓線路倒塔斷線的嚴重事件。

地災中心第一時間啟動應急響應,經過現場調查、計算分析、專家組綜合“診斷”認為,該滑坡體型巨大,屬于較難治理的黃土類滑坡,但桿塔短期內可堅持工作。通過采取防雨防滲措施,并結合泛在電力物聯網相關技術,地災中心部署了北斗、桿塔傾斜、視頻、裂縫計、降雨量等綜合在線監測裝置,最終,桿塔在實時監控下安全運行至檢修。

隨著泛在電力物聯網建設的不斷推進,打造具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧防災減災系統迫在眉睫。輸電線路防災減災、抗災救災工作離不開泛在電力物聯網的技術支撐。未來,地災中心將在現有“天-空-地”多源立體監測預警的基礎上,大力推進傳感智能監測和大數據深度融合應用,為桿塔和地質體裝上“神經系統”,通過人工智能、邊緣計算等技術,全面實時感知桿塔和周邊地質體動態,實時診斷電網地質災害風險,將隱患化解于萌芽之中、成災之前。

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