安徽地处华东西部,是我国西电东送的桥头堡,特高压重要输电通道在安徽省就有6处,共463公里。冬季输电线路覆冰是影响电网安全的关键气象灾害之一,为破解这一难题,安徽省气象服务中心研发输电线路覆冰风险精细化评估及预报技术,为电网防灾减灾提供有力支撑。
攻克覆冰预警技术瓶颈
输电线路覆冰被称为电力系统的“隐形杀手”。每当寒冬来临,雨凇、雾凇等覆冰现象就会悄悄爬上输电线路,增加线路荷载、增大弧垂,严重时引发线路跳闸、断线甚至倒塔事故,造成大面积停电。
传统的覆冰评估方法往往采用粗略的地理分区和经验,难以刻画微地形、微气象条件对覆冰的影响。
“我们采用旋转经验正交函数(REOF)方法将安徽省划分为5个覆冰一致性区域,在普查各地形因子与覆冰厚度线性关系的基础上,综合考量了安徽省发生电线覆冰时典型的地面风场形势。”安徽气象部门相关技术负责人王传辉介绍,该技术不仅确立海拔高度、起伏度、粗糙度等地形影响,同时确立了不同坡向、坡度的订正系数,最终形成“两步修正”法。
不仅如此,技术团队还凝练“冰相融化”和“过冷暖雨”两种冻雨形成机制,构建适合安徽气候特点的冻雨相态判别模型和雾凇增长模型,开发覆冰形成、发展、消散的全过程预报算法,可实现时间分辨率3小时、预报时效7天内覆冰厚度、覆冰速率的定量预报,给电力部门留出更多应对时间。
王传辉介绍,基于高分辨率地形数据和气象观测资料构建的模型,精细评估和预报能覆盖每一座杆塔,识别那些容易被忽视的覆冰灾害高风险区域。通过电力气象数据传输专线,气象与电力部门实现数据互通。当预测到覆冰风险达到预警阈值时,气象部门立即向电力运维人员发送专报和预警信息。
守护电网安全出实招
今年1月18日傍晚,沿淮淮北20个市县率先出现雨夹雪或雪,皖北、滁州、合肥、六安、安庆等地出现冻雨;19日凌晨全省转为纯雪,沿江江北出现大雪和暴雪,最大积雪深度蒙城达17厘米。
气象部门预警系统精准圈定了皖北—江淮一带为核心舞动风险区,同时识别出皖西大别山周边及皖南部分山区的1级舞动风险。
舞动时空分布与天气过程高度吻合,其中,皖北地区舞动持续18—24小时,沿江地区14小时以内;53条线路舞动幅值超过1.5米,27条线路因舞动跳闸。气象部门预测,雨雪期间至降雪后1—2天,覆冰区域地面气温均维持0℃以下,降雪结束后高湿、静风环境促进雾凇形成,导线覆冰叠加雾凇进一步增厚。
根据气象部门发布的准确覆冰预警,电力部门安排融冰除冰作业,合理调整运行方式,成功避免了可能发生的重大跳闸事故。省电科院输电中心主管程洋评价:“舞动预测表现优秀,充分体现模型对安徽区域舞动气象条件、线路空间特征的良好适配性,是本次电网防灾减灾的重要技术支撑。”
据悉,该技术投入应用以来,经济效益和社会效益显著,精准预警帮助电力部门优化巡检路线、合理安排融冰作业,大幅降低运维成本,减少停电事故,保障了工业企业正常生产。同时,还确保了冬季居民取暖、农业生产、医疗救治等可靠供电。
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