近年來，國網(wǎng)湖南電力電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國家重點實驗室堅持電網(wǎng)安全生產(chǎn)驅(qū)動創(chuàng)新的研究理念，緊密圍繞電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)開展研究，在電網(wǎng)防冰方面開展了大量創(chuàng)新性研究工作，特別是在冰災(zāi)預(yù)測預(yù)警方面取得了突破性的進(jìn)展，并承擔(dān)了國家電網(wǎng)公司輸電線路覆冰預(yù)測預(yù)警中心的建設(shè)工作。
冰災(zāi)是電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要災(zāi)害。受特殊地形和地理氣候的影響，我國南方地區(qū)極端災(zāi)害天氣發(fā)生頻繁。覆冰形成的原因錯綜復(fù)雜，涉及氣象學(xué)、地理學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)等多個學(xué)科。電網(wǎng)覆冰預(yù)測預(yù)警也一度成為未攻克的國際性難題。而輸變電設(shè)備所處自然環(huán)境極為惡劣，原有的電網(wǎng)覆冰災(zāi)害監(jiān)測裝置難以獲得清晰的監(jiān)測結(jié)果。
面對電網(wǎng)覆冰預(yù)測預(yù)警的國際性難題，電力防災(zāi)減災(zāi)實驗室收集整理了過去60年湖南省覆冰資料，繪制了上萬張?zhí)柡谧?、副熱帶高壓、電網(wǎng)地形等因素與覆冰的關(guān)系圖，建立了覆蓋整個北半球的電網(wǎng)覆冰預(yù)測預(yù)警數(shù)值計算模式，開發(fā)出國際首套電網(wǎng)覆冰預(yù)報系統(tǒng)，突破了覆冰厚度數(shù)值預(yù)測復(fù)雜性難題，為電網(wǎng)抗冰工作贏得了寶貴時間。
為提升電網(wǎng)覆冰災(zāi)害監(jiān)測的可靠性，實驗室還發(fā)明了“導(dǎo)線覆冰圖像防霧方法和覆冰厚度智能辨識方法”。自主研發(fā)的“輸電線路覆冰自動監(jiān)測系統(tǒng)”就像一只只“千里眼”，可以清晰地監(jiān)測到覆冰圖像、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣溫和應(yīng)力等參數(shù)，運(yùn)行可靠率高達(dá) 92%以上，為電網(wǎng)抗冰提供了清晰的信息支撐。
目前，電網(wǎng)覆冰預(yù)測、監(jiān)測系列技術(shù)已推廣至國網(wǎng)冰災(zāi)易發(fā)的10多個省份，成功應(yīng)對了自 2009年以來的40多次不同程度電網(wǎng)冰凍災(zāi)害，保障了大電網(wǎng)的安全運(yùn)行。該實驗室作為第一完成單位，電網(wǎng)防冰系列成果獲得了2013年國家科技進(jìn)步一等獎。
2016年春節(jié)前，預(yù)測預(yù)警中心及時發(fā)布了國網(wǎng)范圍內(nèi)覆冰預(yù)測預(yù)報，指出“2月7日至9日，中東部地區(qū)覆冰逐漸減弱或消融，四川中西部高寒山區(qū)(阿壩、甘孜、涼山地區(qū))一直有覆冰存在。2月10日至12日，中東部有降水天氣過程，華北地區(qū)有小雪或雨夾雪天氣，局部高寒山區(qū)和微地形區(qū)域線路可能有積雪或輕微覆冰”。實際情況顯示，春節(jié)期間，2月6日至10日，四川有線路覆冰，并導(dǎo)致2條500千伏線路跳閘，國家電網(wǎng)范圍內(nèi)其他地區(qū)無覆冰;11日、12日，北京北部(延慶、昌平)局部高寒山區(qū)和微地形區(qū)域有輕度覆冰，國家電網(wǎng)其余地區(qū)無覆冰。預(yù)測情況與實際情況非常一致。
電網(wǎng)防冰系列成果獲得了多方肯定，電力防災(zāi)減災(zāi)實驗室并不滿足，他們看到了信息分析預(yù)測在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行中發(fā)揮出的優(yōu)勢，在預(yù)測覆冰情況的同時，開始研究如何擴(kuò)大預(yù)測災(zāi)害的范圍，將山火災(zāi)害也納入到信息預(yù)測中來。
山火災(zāi)害已成為近年來新出現(xiàn)的威脅大電網(wǎng)安全運(yùn)行的重大問題。電網(wǎng)山火災(zāi)害受工農(nóng)業(yè)用火習(xí)俗、氣象等多因素影響，隨機(jī)性大，國內(nèi)外普遍認(rèn)為山火災(zāi)害難以預(yù)測，并且相關(guān)的電網(wǎng)山火故障機(jī)理研究也較少。而現(xiàn)場運(yùn)行的情況也表明，輸電線路山火跳閘并不與火焰大小完全相關(guān)，山火跳閘機(jī)理尚不明晰。此外現(xiàn)有的林業(yè)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)僅針對林地的大型火災(zāi)，無法精細(xì)化到輸電線路走廊附近的小火，難以指導(dǎo)輸電線路山火災(zāi)害處置。
針對山火災(zāi)害預(yù)測隨機(jī)性大的難題，電力防災(zāi)減災(zāi)實驗室對近15年來上千個山火發(fā)生日的幾十種、數(shù)億條海量數(shù)據(jù)進(jìn)行了挖掘分析。按照農(nóng)歷時間軸，他們發(fā)現(xiàn)了影響山火的5個重要因子為“工農(nóng)業(yè)用火習(xí)俗、降水、無雨日、氣溫和濕度”，構(gòu)建了“去隨機(jī)性電網(wǎng)山火密度計算模型”，開展了大量多地理尺度山火預(yù)測實證研究，揭示了山火密度隨尺度增大趨向穩(wěn)定的規(guī)律，一舉攻克了電網(wǎng)山火隨機(jī)性難題。
針對山火精準(zhǔn)辨識與快速定位的難題，實驗室還發(fā)明了動態(tài)亮溫閾值火點辨識方法，火點辨識準(zhǔn)確率由60%提升至 90%以上。同時，提出了鄰近網(wǎng)格火點搜索告警算法，研制的“輸電線路山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”能夠使火點與桿塔距離計算時間由數(shù)十分鐘降至數(shù)秒以內(nèi)，填補(bǔ)了國內(nèi)外線路山火廣域監(jiān)測技術(shù)空白。
2月10日10時45分，值班人員監(jiān)測到特高壓±800千伏復(fù)奉線安徽段2726號桿塔南側(cè) 120米處有山火，第一時間通知國網(wǎng)安徽電力進(jìn)行處置，避免了復(fù)奉線跳閘事故;2月 10日12時49分，值班人員監(jiān)測到特高壓±800千伏賓金線浙江衢州段3189號桿塔線下有山火，第一時間通知國網(wǎng)浙江電力進(jìn)行處置，避免了賓金線強(qiáng)停事故的發(fā)生。
自然災(zāi)害對電網(wǎng)運(yùn)行安全造成的威脅毋庸置疑，不論冰凍還是山火，精準(zhǔn)的災(zāi)害預(yù)測都為電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)贏得了寶貴的時間。為了讓現(xiàn)有覆冰預(yù)測和山火預(yù)測更加精確、精準(zhǔn)，電力防災(zāi)減災(zāi)實驗室又開始向著電網(wǎng)更大范圍預(yù)測、實現(xiàn)精細(xì)化預(yù)報努力。