台州临海电网暴雨风险评估模型研究

沈一平++王昕++徐硕++周啸宇

摘 要：针对台州自然灾害频发，台风暴雨洪涝灾害威胁电网安全的问题，该文提出了针对电网的暴雨风险评估模型并结合城市相关特点，探讨了相关技术路线，给出了暴雨风险评估模型的构建过程，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：电网 暴雨 风险评估 模型

中图分类号：P33 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（c）-0075-02

台州有着特殊的地理位置，地处东南沿海，是自然灾害频发的地区，历年台风登陆地很多集中在此地。台风暴雨洪涝灾害每年都严重威胁着台州电网的运行安全，并造成不同程度的损害。暴雨洪涝对电网的影响一方面来自于风力带来的破坏，如面向海口处和台风登陆前进方向的高山风口处的杆塔，因受到超过设计风速的强台风袭击，造成倒杆、折弯，引起线路跳闸；变电站内主变压器引下线受台风影响引起风偏放电，造成主变压器跳闸。另一个方面来自于台风登陆后经常带来的强降雨，雨水冲刷线路杆塔基础，引起杆塔倾斜甚至倒塌，洪水、泥石流对变电站、配电室特别是地下开闭所带来严重影响，造成二次设备如端子箱、直流系统进水，引起继电保护装置不能正常工作或误动、拒动，甚至整个变电站停运。

暴雨侵害变电站电气设备绝缘，致使设备运行异常或故障。强风时的暴雨往往雨量大而急、方向偏，有时会发生局部龙卷风雨，对变电站电气设备的防雨密封构成较大威胁。尤其是高压开关室的屋顶、继电保护室的门窗、户外断路器、隔离开关的机构箱、端子箱等，这些重要部位发生渗漏雨，就可能造成高压设备外部绝缘闪络放电，或造成二次控制回路接地、短路故障，甚至导致保护及开关误动跳闸。处于防洪标准较低地域的变电站还可能遭受洪灾、泥石流的严重威胁，处于城市内涝严重地段的变电站有水淹变电站的危险。

现有电网系统对暴雨灾害缺乏有效的检测手段，不能有效预报灾害的发生，不能及时监控灾情。指挥人员无法判断暴雨灾害的发展趋势及风险，无法掌握暴雨对电网设施引起的风险情况，无法得到相关的决策所需信息，这给电力系统的防灾减灾工作带来了很多困难。因此，急需建立一个较为完善的防范预警系统，了解台风及暴雨洪涝的动态，能够预测暴雨趋势并显示实际雨量及预警信息，及时了解暴雨洪涝可能对电网设备带来的影响，及时做出部署，事后能根据灾害情况，对灾害对电网损害情况进行评估，保证当地电网的安全运行。

1 资料收集

（1）灾情资料：台州临海自有记录以来的暴雨电网灾害数据，多灾并重时，选取影响最大的灾害。并统计以街区为单元的电力灾情频次。（2）暴雨资料：台州市范围内气象站（常规站、自动站）、电力气象监测站自有记录以来的逐日降水量统计。（3）社会经济资料：台州临海以街道为单元的土地面积、区内耗电量、国民生产总值（GDP）等数据。（4）基础地理信息数据：台州临海1∶500比例尺的水系及DEM数据。（5）电网分布数据。

2 风险评估方法

从风险评估四要素出发，充分考虑致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力（即暴雨频率、相对高差和水网密度、电网密度、国民生产总值）的空间差异和权重差异，进行暴雨对电网安全影响的等级划分、区划和分区评价。

3 技术路线

电网风险评估技术路线见图1。

3.1 致灾因子程度计算

统计各站每年1、2、3……7 d的暴雨过程降水量，分别建立降水过程序列，计算不同序列的第60、80、90、95、98百分位数的降雨量值，即划分为1～5个等级。根据暴雨强度等级越高，对内涝形成所起的作用越大的原则，确定降水致灾因子权重，将暴雨强度5、4、3、2、1级分别取作权重，并进行5级划分。

3.2 孕灾环境计算

高程：从高程数据中，划分2 m×2 m的网格，采用周围8个格点高程标准差为地形起伏变化，作为地形影响指数。高程越低、标准差越小，表示越有利于形成涝灾，影响值就越大。

水系：主要包括河网密度和距离水体的远近。在1∶500的地形图中采用2 m×2 m的网格计算河网密度。距离水体远近的影响则用GIS中的计算缓冲区功能实现，其中河流应按照一级河流和二级河流、湖泊水库按照水域面积来分别考虑，分为一级缓冲区和二级缓冲区，给予0～1适当的影响因子值。河网密度和缓冲区影响规范化处理后，给予权重值，采用加权综合评价法求得水系影响指数。

计算暴雨内涝灾害孕灾环境敏感指数，并采用自然断点法，将敏感性划分为5个等级。

3.3 承灾体易损性

从发电量和耗电量两方面分析，利用GIS中自然断点法将综合承灾体易损性指数按5个等级分区划分，并基于GIS绘制综合承灾体易损性指数区划图。

3.4 防灾抗灾能力

防灾抗灾能力是受灾区对暴雨灾害的抵御和恢复程度，是为应对暴雨内涝灾害所造成的损害而进行的工程和非工程措施，主要考虑人均GDP。对人均GDP规范化处理后，利用自然断点分级法，绘制暴雨内涝灾害防灾抗灾能力区划图。

3.5 暴雨内涝电网灾害风险区划

在以上因子定量分析评价基础上，暴雨内涝灾害风險指数计算式如下：

bynl=（bywe）（yzwh）（cztws）（10-fznl）wr

式中：bynl为暴雨内涝灾害风险指数，用于表示风险程度，其值越大，则灾害风险程度越大；by、yz、czt、fznl的值分别为风险评价模型中的致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性、承灾体的易损性和防灾减灾能力各评价因子指数；we、wh、ws、wr为各评价因子的权重，通过专家评分确定。最后利用GIS中自然断点分级法将暴雨内涝电网灾害风险指数按5个等级分区划分（高、次高、中等、次低和低风险区），并基于GIS绘制区划图。

4 结语

随着全球气候变暖和城市化进程的加快，城市暴雨内涝已引起各国政府和学者的高度关注。社区作为组成现代城市的基本单元，在城市减灾降险中具有重要的基础作用。因此，以社区为基础的灾害风险管理成为近年来国际社会普遍认可并被实践证明是行之有效的管理灾害的理念与手段，而风险评估作为社区灾害风险管理的基础和前提则成为各国学者探讨的热点问题之一。该文以国网浙江省电力公司科技项目资助（521172Z1400SX）为依托，在实地考察和调研暴雨内涝灾害及其风险管理现状，并获得大量文献资料和一手数据的基础上，综合运用GIS方法、情景分析方法和概率统计方法开展了典型城市社区暴雨内涝灾害风险评估的实证研究。

参考文献

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