论文部分内容阅读
国网浙江电力公司丽水供电公司 323000
摘要：由于我国电网分布的地区非常广泛，且几何尺寸也比较大，我国输电线路极易受到山火等自然灾害的威胁和破坏。但随着我国电力资源开发的程度逐渐加深，输电线路穿过的高山峻岭越来越多，受到自然灾害的威胁越来越大。本文主要阐述了山火技术在输电线路中跳闸的原因，并分析了目前应用广泛的无线传感技术和遥感山火技术，以供参考。
关键词：山火预警技术；输电线路；无线传感技术；卫星遥感
随着我国经济的快速发展，电力资源开发速度越来越快。但是我国大部分地区地形比较复杂，气候条件也比较复杂，发生自然灾害的可能性比较大。这对输电线路的造成极大的危害，很容易出现山火，进而发生输电线路跳闸、烧毁铁塔等严重事故。因为输电线路重合闸的时间仅为1秒，但是山火持续的时间很长，因此输电线路重合闸的成功率非常低。
一、输电线路受山火影响发生跳闸的原因
1.受区域空气密度下降的原因
由于区域内发生火灾，区域内温度急剧上升，这将导致区域内的空气密度下降。由于区域内部空气密度急剧下降，区域内气压会慢慢降低，形成低压中心，这会使导线与地间隙之间的击穿电压降低，很容易使空气被击穿，进而发生输电线路对地放电的现象。
2.电场发生畸变
由于电场发生畸变，导致周围分布的颗粒触碰发生放点现象。火焰中本身就存在很多带点的电荷，很可能使周围的电场发生畸变。而且植被的燃烧很容易使碳化灰烬漂浮在带电的强电场中。因此在空间电荷和高温的综合作用条件下，带电颗粒会产生流注放电的现象，这会使热游离和火焰化学电离产生的电荷与颗粒碰撞而产生流注放电，在这个过程中很容易出现大量的电荷，当这些电荷慢慢聚集到放电通道时，极易形成电弧，从而发生空气被击穿的现象。
3.空气热游离
山火发生时，火焰距离输电线路比较远，不容易产生危害。但是山火火焰产生的温度非常高，达到1000摄氏度以上，这种情况很容易使空气产生游离的现象。因为高温情况下地面会产生游离的带电粒子，而且会使地面游离出很多的电子。当火苗向高处上升时，地面的电荷区也会随之上升。在此期间会产生很多微粒和浓烟，这将使空气的绝缘性大大降低，从而导致空气被击穿，输电线路发生对地放电的现象。
二、无线传感技术
无线传感技术精度比较准确，受环境的影响比较小，这种监测方法基于无线传感技术将会有很大的发展空间。国外部分国家已经开始投入使用了，主要运用于森林火险的监测，但国内运用的比较少，多为仿真计算模型。
1.无线探测技术的传感器和探测量
气象因素的变化（气候的异常变化、大气环流的演变），对山火发生的季节、强度、时段及其山火蔓延的速度有着密切的关系。影响山火的气象因素也比较多，比如降水量、气温、风速、日照、烟雾等因素，以及各个因素之间的相互作用都可能对山火产生极大的影響。地被物的含水量与火势的蔓延有着密切的关系，地被物含水量较大，则火势蔓延的速度会变慢，反之，则会加快火势的蔓延速度。此外，降水量、风速和风向也是影响林火强度、林火蔓延速度和火灾面积的重要因素。降水量较大、降水的时间长对降低林火等级具有重要的影响。而这些因素的考虑对确定森林火险指数、气象指数和森林火势范围具有重要的作用。比如国外某些国家利用这些微气象因素绘制全国森林植被可燃性地图，这对预防和防治森林火险具有重要的意义。
2.利用无线传感器网络进行监测
2.基于GIS和WSN技术进行山火监测
无线传感网路是利用GIS和WSN建立的，这种方法是利用无数个无线传感器节点构成的，从而对某个特定的区域进行监测。无线传感器可以利用多个网关节点，在无线传感器的帮助下，对山火信息进行及时的采集，并通过广域网络将收集到的信息传回基站。待基站对收集到的数据进行准确分析之后，从而开展评估和预测工作。而且利用GIS技术，可以将实际的地理位置与各种数据进行结合，在虚拟的网络空间中对发生的地点和现场的具体情况以数据和图形的形式展现出来。从而为开展监测工作提供具体、准确的依据。
3.利用模糊识别的方法对地区进行监测
近年来，我国很多地区开始使用模糊识别的方法对火险等级进行划分，而且很多地区的电网公司将人为因素作为山火预警等级的考虑因素。这种方法需要建立一种山火等级预警标准库，比如对收集的风力等级、空气温度、空气湿度等因素进行模糊对比。比如很多地区将模糊识别的方法作为监测的重要方法。这种方法是建立在数据矩阵模型的基础上的，经过处理和加工之后，对数据库的标准模型和处理过数据进行对比，从而实现模糊识别收集的数据信息。这种方法可以初步得到一个较为准确的火险等级，对开展山火监测工作具有重要的意义。
三、卫星遥感技术
传统的卫星遥感技术主要有飞机巡航、人工实地监测和砍伐输电线路等方法进行预防。但是这些方法存在成本高、范围小和数据准确性差等缺陷。但是随着科学技术的不断发展，卫星遥感技术应运而生。
1.卫星传感技术使用的原理
从目前使用情况来看，卫星传感技术使用的非常广泛。这种监测方法具有监测周期较短、监测范围广和数据传输较快等优点，具有其它监测方法不可比拟的优势。这种监测方法利用红外线进行监测，利用飞行器或者卫星上的红外探测仪可以对地面进行大面积的监测。但是这种方法也存在些缺点，比如卫星上安装的探测器受环境的影响较大，云层的厚度、探测的角度和大气垂直结构等因素都会影响到数据收集的准确度。甚至会出现假热点现象的发生，产生误判。因此今后工作中可以利用学者们提出的类间方差法、时域动态法等方法提高数据收集的准确性。
2.类间方差的方法
利用遥感技术对森林火灾进行预测，重要的一点在于找到温度的异常点，找出森林火灾点发生的像元。这种方法利用背景像元和目标点之间的方差进行比较，而类间方差则表示为背景与目标像元之间的相对差别，但是与背景像元的参数绝对值无关。这种方法的优点在于可以有效的提高火点识别的效果，消除环境因素的影响。
3.卫星遥感技术在我国输电线路的应用
我国使用遥感技术主要有风云系列、美国的NOAA系列的极地卫星、MODIS和地区观测卫星。这些遥感技术在监测林火方面发挥了积极的作用。比如EOS卫星利用光学探测设备，对林火进行准确的监测，这种技术不仅准确性高，而且可以实时、全天候进行监测。
从目前使用的结果来看，我国南方绝大部分地区已经开始使用这种技术了。这种监测技术相对比较成熟，利用GPS进行卫星定位，了解相关火情信息。借助GIS系统，可对山林火点附近地区的输电线路发出预警信息。比如云南省利用输电线路监测平台，建立了比较完善的监测系统。这种技术是在监测终端与遥感数据相结合基础上进行的，比如在开展山火监测和线路监测过程中，主界面将会出现红色的预警提示信息。预警的信息主要包括：经度、纬度、时间以及可能受到影响的其它电塔。这种方法可以精确到每个杆塔的覆冰数据、微气象等因素。而且也可以利用摄像终端对杆塔进行实时的监测，从而实现对杆塔的远程控制。
四、结语
综上所述，山火预警技术在输电线路中得到广泛的运用，但依旧存在一些问题，比如高精度、远距离的探测器有待研究，卫星遥感探火的算法有待细化等问题。加强山火预警技术的研究、提高卫星遥感技术的运用程度，对预防我国山火的发生、保障输电线路的安全具有重要的意义。
参考文献：
[1]曹永兴，张昌华，黄琦，李辉，薛志航.输电线路覆冰在线监测及预警技术的国内外研究现状[J].华东电力，2011.
[2]胡毅，刘庭.输电线路建设和运行中的制约与技术创新[J].高电压技术，2008，11.
[3]王志平，杨坤，陈光黎.输电线路远程监控与故障预警在线监测控制器研究[J].自动化与信息工程，2014，03.
摘要：由于我国电网分布的地区非常广泛，且几何尺寸也比较大，我国输电线路极易受到山火等自然灾害的威胁和破坏。但随着我国电力资源开发的程度逐渐加深，输电线路穿过的高山峻岭越来越多，受到自然灾害的威胁越来越大。本文主要阐述了山火技术在输电线路中跳闸的原因，并分析了目前应用广泛的无线传感技术和遥感山火技术，以供参考。
关键词：山火预警技术；输电线路；无线传感技术；卫星遥感
随着我国经济的快速发展，电力资源开发速度越来越快。但是我国大部分地区地形比较复杂，气候条件也比较复杂，发生自然灾害的可能性比较大。这对输电线路的造成极大的危害，很容易出现山火，进而发生输电线路跳闸、烧毁铁塔等严重事故。因为输电线路重合闸的时间仅为1秒，但是山火持续的时间很长，因此输电线路重合闸的成功率非常低。
一、输电线路受山火影响发生跳闸的原因
1.受区域空气密度下降的原因
由于区域内发生火灾，区域内温度急剧上升，这将导致区域内的空气密度下降。由于区域内部空气密度急剧下降，区域内气压会慢慢降低，形成低压中心，这会使导线与地间隙之间的击穿电压降低，很容易使空气被击穿，进而发生输电线路对地放电的现象。
2.电场发生畸变
由于电场发生畸变，导致周围分布的颗粒触碰发生放点现象。火焰中本身就存在很多带点的电荷，很可能使周围的电场发生畸变。而且植被的燃烧很容易使碳化灰烬漂浮在带电的强电场中。因此在空间电荷和高温的综合作用条件下，带电颗粒会产生流注放电的现象，这会使热游离和火焰化学电离产生的电荷与颗粒碰撞而产生流注放电，在这个过程中很容易出现大量的电荷，当这些电荷慢慢聚集到放电通道时，极易形成电弧，从而发生空气被击穿的现象。
3.空气热游离
山火发生时，火焰距离输电线路比较远，不容易产生危害。但是山火火焰产生的温度非常高，达到1000摄氏度以上，这种情况很容易使空气产生游离的现象。因为高温情况下地面会产生游离的带电粒子，而且会使地面游离出很多的电子。当火苗向高处上升时，地面的电荷区也会随之上升。在此期间会产生很多微粒和浓烟，这将使空气的绝缘性大大降低，从而导致空气被击穿，输电线路发生对地放电的现象。
二、无线传感技术
无线传感技术精度比较准确，受环境的影响比较小，这种监测方法基于无线传感技术将会有很大的发展空间。国外部分国家已经开始投入使用了，主要运用于森林火险的监测，但国内运用的比较少，多为仿真计算模型。
1.无线探测技术的传感器和探测量
气象因素的变化（气候的异常变化、大气环流的演变），对山火发生的季节、强度、时段及其山火蔓延的速度有着密切的关系。影响山火的气象因素也比较多，比如降水量、气温、风速、日照、烟雾等因素，以及各个因素之间的相互作用都可能对山火产生极大的影響。地被物的含水量与火势的蔓延有着密切的关系，地被物含水量较大，则火势蔓延的速度会变慢，反之，则会加快火势的蔓延速度。此外，降水量、风速和风向也是影响林火强度、林火蔓延速度和火灾面积的重要因素。降水量较大、降水的时间长对降低林火等级具有重要的影响。而这些因素的考虑对确定森林火险指数、气象指数和森林火势范围具有重要的作用。比如国外某些国家利用这些微气象因素绘制全国森林植被可燃性地图，这对预防和防治森林火险具有重要的意义。
2.利用无线传感器网络进行监测
2.基于GIS和WSN技术进行山火监测
无线传感网路是利用GIS和WSN建立的，这种方法是利用无数个无线传感器节点构成的，从而对某个特定的区域进行监测。无线传感器可以利用多个网关节点，在无线传感器的帮助下，对山火信息进行及时的采集，并通过广域网络将收集到的信息传回基站。待基站对收集到的数据进行准确分析之后，从而开展评估和预测工作。而且利用GIS技术，可以将实际的地理位置与各种数据进行结合，在虚拟的网络空间中对发生的地点和现场的具体情况以数据和图形的形式展现出来。从而为开展监测工作提供具体、准确的依据。
3.利用模糊识别的方法对地区进行监测
近年来，我国很多地区开始使用模糊识别的方法对火险等级进行划分，而且很多地区的电网公司将人为因素作为山火预警等级的考虑因素。这种方法需要建立一种山火等级预警标准库，比如对收集的风力等级、空气温度、空气湿度等因素进行模糊对比。比如很多地区将模糊识别的方法作为监测的重要方法。这种方法是建立在数据矩阵模型的基础上的，经过处理和加工之后，对数据库的标准模型和处理过数据进行对比，从而实现模糊识别收集的数据信息。这种方法可以初步得到一个较为准确的火险等级，对开展山火监测工作具有重要的意义。
三、卫星遥感技术
传统的卫星遥感技术主要有飞机巡航、人工实地监测和砍伐输电线路等方法进行预防。但是这些方法存在成本高、范围小和数据准确性差等缺陷。但是随着科学技术的不断发展，卫星遥感技术应运而生。
1.卫星传感技术使用的原理
从目前使用情况来看，卫星传感技术使用的非常广泛。这种监测方法具有监测周期较短、监测范围广和数据传输较快等优点，具有其它监测方法不可比拟的优势。这种监测方法利用红外线进行监测，利用飞行器或者卫星上的红外探测仪可以对地面进行大面积的监测。但是这种方法也存在些缺点，比如卫星上安装的探测器受环境的影响较大，云层的厚度、探测的角度和大气垂直结构等因素都会影响到数据收集的准确度。甚至会出现假热点现象的发生，产生误判。因此今后工作中可以利用学者们提出的类间方差法、时域动态法等方法提高数据收集的准确性。
2.类间方差的方法
利用遥感技术对森林火灾进行预测，重要的一点在于找到温度的异常点，找出森林火灾点发生的像元。这种方法利用背景像元和目标点之间的方差进行比较，而类间方差则表示为背景与目标像元之间的相对差别，但是与背景像元的参数绝对值无关。这种方法的优点在于可以有效的提高火点识别的效果，消除环境因素的影响。
3.卫星遥感技术在我国输电线路的应用
我国使用遥感技术主要有风云系列、美国的NOAA系列的极地卫星、MODIS和地区观测卫星。这些遥感技术在监测林火方面发挥了积极的作用。比如EOS卫星利用光学探测设备，对林火进行准确的监测，这种技术不仅准确性高，而且可以实时、全天候进行监测。
从目前使用的结果来看，我国南方绝大部分地区已经开始使用这种技术了。这种监测技术相对比较成熟，利用GPS进行卫星定位，了解相关火情信息。借助GIS系统，可对山林火点附近地区的输电线路发出预警信息。比如云南省利用输电线路监测平台，建立了比较完善的监测系统。这种技术是在监测终端与遥感数据相结合基础上进行的，比如在开展山火监测和线路监测过程中，主界面将会出现红色的预警提示信息。预警的信息主要包括：经度、纬度、时间以及可能受到影响的其它电塔。这种方法可以精确到每个杆塔的覆冰数据、微气象等因素。而且也可以利用摄像终端对杆塔进行实时的监测，从而实现对杆塔的远程控制。
四、结语
综上所述，山火预警技术在输电线路中得到广泛的运用，但依旧存在一些问题，比如高精度、远距离的探测器有待研究，卫星遥感探火的算法有待细化等问题。加强山火预警技术的研究、提高卫星遥感技术的运用程度，对预防我国山火的发生、保障输电线路的安全具有重要的意义。
参考文献：
[1]曹永兴，张昌华，黄琦，李辉，薛志航.输电线路覆冰在线监测及预警技术的国内外研究现状[J].华东电力，2011.
[2]胡毅，刘庭.输电线路建设和运行中的制约与技术创新[J].高电压技术，2008，11.
[3]王志平，杨坤，陈光黎.输电线路远程监控与故障预警在线监测控制器研究[J].自动化与信息工程，2014，03.