输电线路主要环境灾害防御关键技术研究与应用

针对云南电网输电线路环境灾害防御方面存在的问题，本项目针对云南省区域内冰冻灾害的特点、雷电灾害特点及对电网影响的特性开展研究。通过对输电线路所在区域覆冰气象因素的分析，利用线性回归方法建立基于气象的输电线路覆冰预警方程，在气象凝冻趋势预报的基础上，为输电线路覆冰提供了一种中尺度的基于气象的覆冰预警方法，根据预报结果，运行维护人员可提前进行输电线路的防冰抗冰工作准备，最大限度降低输电线路覆冰带来的危害。为了解决冰冻信息与电网信息之间存在的信息孤岛，冰冻信息不容易使用、使用效率低等问题，可根据电网运行、观测、气象、覆冰监测数据及设计经验，以及区域覆冰模型，开展云南省冰区分布图绘制的研究，使得冰冻信息与输电线路信息得到较好的融合，为区域电网融冰规划、线路覆冰设计及大修技改提供技术支持。在雷电灾害方面，研究高原雷电活动海拔分布及雷电幅值概率分布规律，通过规律分析为雷电计算提供准确的数据及模型。开展典型输电线路雷击特性分析，发现高原输电线路防雷计算及雷击判断存在的问题，通过分析研究提出解决问题的方法。由于输电线路防雷要考虑线路自身耐雷及雷电两方面的因素，根据历史雷电数据及输电线路雷击跳闸特性，开展雷害分布图的绘制研究，通过雷害分布图的绘制，为基于电压与区域特点的防雷措施制订提供可能。本项目主要成果有：

(1)提出云南110 kV和220 kV电网绕击雷害分布图、反击雷害分布图绘制方法，基于已有数据绘制出云南110 kV、220 kV电网绕击雷害分布图、反击雷害分布图。

(2)绘制完成云南省离地10 m高重现期30年、50年、100年一遇冰区分布图及云南省覆冰严重区和局部微地形微气象区域详图。

(3)根据冰区分布图研究基于冰区分布不同的输变电设备运维策略，指导现有电网设备的运行、维护、调度，实现设备运行维护资源的优化配置，提高现行运维效率。

(4)根据冰区分布图研究不同冰区电网设备防冰工作方案，指导电网建设规划和设计，提高设备运行安全可靠性。

本项目授权国家发明专利4项、实审1项、受理3项，受理软件著作权1项，发表论文15篇。

主要创新点如下：

(1)利用线性回归方法建立了覆冰预警方程，并根据电网运行状态、气象条件及覆冰监测数据等，建立了云南省区域覆冰模型并绘制了冰区分布图，实现了一种基于气象参数的输电线路覆冰预警方法。

(2)基于地理信息，提出了一种平面几何相交原理的输电线路防雷保护角计算方法，实现了输电线路耐雷水平的精细计算。

(3)利用现有的二维雷电地闪点分布图和海拔高程地图，基于统一坐标，通过栅格转换、投影叠置分析和数据传递，构建了三维雷电地闪点分布图的绘制方法。

(4)利用电网与环境灾害、地理的信息融合技术，基于覆冰分布图和雷害分布图，提出了一种任意两点坐标计算机方向寻址的输电线路路径优化方法。

项目研究成果在电网的设计和运维阶段得到了应用，优化了输电线路走廊设计，为电网的事故预案编制提供了技术支撑，进一步提升了电网的安全可靠性。整体达到国际先进水平，在高海拔三维雷电地闪点分布方面达到国际领先水平。