基于在线监测的输电线路全过程覆冰防控应用研究

王骏，王一风，陈达

（昆明能讯科技有限责任公司，云南 昆明 650217）

0 前言

电网的安全稳定运行是关乎国计民生和国家安全的重大问题。输电线路覆冰容易造成杆塔塔材屈服、导线断裂、冰闪跳闸等事故，不但危害输电线路的安全运行，并且会给社会生产经营造成巨大经济损失。

覆冰严重的输电线路区段大多位于人烟稀少的高山险峻地区，采用传统的人工观冰耗时长，人身安全风险高，无法大规模开展，通过安装部署在线监测终端进行覆冰监测，可有效进行输电线路覆冰状态的感知[1]。

本文通过分析输电线路覆冰管控业务需求及技术基础，提出基于在线监测的输电线路全过程覆冰防控应用，充分利用在线监测的时效性等特点，实现覆冰告警-融冰管理-受损分析-防冰统计-覆冰简报的全过程覆冰响应[2]，结合覆冰预测-覆冰分析-预测验证-预测完善的预测管理，提高覆冰管控效率。

1 覆冰防控机制

建立“准确预测”、“实时告警”、“终端联动”、“快速响应”的覆冰防控机制[3]。

1）准确预测：基于气象台提供的气象网格数据，结合地形地貌、历史覆冰情况形成覆冰厚度的短、中、长期的预测。

2）实时告警：基于覆冰在线监测终端的拉力、风倾角、微气象等数据进行实时监测，通过等效覆冰厚度模型进行实时计算，对覆冰比值越限的线路杆塔进行告警及推送。

3）终端联动：充分利用覆冰监测终端和视频监测终端，通过GIS 分析确认联动范围，远程操控实现联动控制，建立覆冰+ 视频的联动监测机制。

4）快速响应：建立覆冰告警- 融冰管理-受损分析-防冰统计-覆冰简报的全过程覆冰响应机制及应用。

2 准确预测

准确预测主要建立覆冰预测-覆冰分析-预测验证-预测完善的预测管理应用，保障覆冰的准确预测。

1）覆冰预测：主要结合温度、湿度、降水、风速、风向等气象条件，海拔、地形坡度、地貌类型等地貌地形因素，导线高度、半径等输电线路本体台账，以及历史覆冰数据、覆冰终端区段等历史数据，建立覆冰厚度及趋势的预测模型，在功能应用中对模型参数进行可配置支持，方便对预测模型的优化迭代[4]。

如图1所示覆冰预测流程图，通过输入气象参数（包括实况和预测数据）和覆冰厚度，通过对微气象数据进行机器学习及监督式训练，形成预测的覆冰厚度，结合预测线路杆塔的历史覆冰数据和覆冰规律数据进行预测覆冰厚度的修正，最终形成覆冰预测厚度。

图1 覆冰预测流程图

2）预测验证：以人工观冰和终端监测的覆冰厚度做为验证数据基础，对预测结果从漏报指标和误报指标进行验证，按照时间维度24 h、48 h、72 h 和误报描述进行验证分析，自动生成预测验证报告，对误报情况按照预测数据与实测数据的差别进行分析，支撑对预测模型的调优依据[5]。

3）预测完善：基于验证指标对预测模型进行迭代训练和参数配置，对漏标率和误报率进行指标提升，逐步达到预测正确率80%的要求。

通过在对覆冰预测模型及验证迭代功能在系统中的应用，可以提供覆冰期的覆冰预测服务，指导进行现场作业的物资及人员安排。

3 实时告警

实时告警从时效性、连续性、关联性三方面对覆冰告警能力进行提升。

1）时效性主要以覆冰在线监测告警为主，通过实时监测的覆冰告警按照覆冰比值进行不同告警等级的推送，以短信告警推送至线路主人，系统应用对覆冰告警进行实时告警；

2）准确性通过对监测数据进行相间异常、导地线差异、数据失真进行实时判断，对异常数据引发的告警进行筛选过滤，提高告警的准确性；

2）连续性主要通过整合在线监测覆冰厚度和人工观冰的覆冰厚度，形成线路杆塔实时覆冰趋势，结合历史覆冰厚度、预测覆冰厚度形成覆冰全周期厚度趋势；

3）关联性主要关联线路本体信息（是否特殊区段、重点关注设备）、地形地貌（海拔、地形、植被）、线路事件（融冰计划、融冰工作、覆冰受损、覆冰跳闸）、配套装置（融冰装置）对覆冰告警进行关联分析，形成覆冰告警专项报告[6]。

4 终端联动

终端联动控制：通过杆塔经纬度坐标计算，以告警杆塔作为分析对象，按照半径500 m 圆形进行GIS 范围分析，对范围内的覆冰在线监测终端、视频在线监测终端进行关联分析，形成关联终端列表，通过对关联的视频终端进行远程控制，调整云台角度，指向告警目标杆塔导线；对关联的覆冰终端进行远程控制，缩短采集周期；对采集的图像按照杆塔进行分类，通过图像识别，对覆冰有无情况进行判断，存在一列图像判断为覆冰存在的情况，对线路杆塔进行覆冰告警[7]。

如图2所示对输电线路监测终端进行组网及终端接入，通过网络模块进行监测终端自适应接入，结合处理模块中的数据处理决策库进行数据处理，按照决策分析进行控制决策的生成，下发至控制单元，形成相应的运行模式和运行方式的控制，实现对输电线路监测终端的联动控制。

图2 终端控制流程

5 快速响应

快速响应主要建立和完善覆冰告警-融冰管理-受损分析-防冰统计-覆冰简报的全过程覆冰响应机制及应用。

1）覆冰告警快速推送：通过建立覆冰期间线路主人公机制以短信的方式对覆冰告警信息进行快速推送。

2）融冰管理：通过对融冰计划和融冰工作的关联管理，迅速定位当前覆冰线路的融冰情况，对未安排融冰工作的线路杆塔，结合移动式、固定式融冰装置的安装部署，应急车辆人员分布情况，生成融冰应急方案。

3）受损分析：结合调度OCS 跳闸数据及分布式故障定位数据，对覆冰范围内的线路是否存在跳闸情况进行受损定位，联动视频终端进行现场受损情况的图像识别，形成覆冰受损报告[8]。

4）覆冰简报：对每日的天气信息、覆冰线路、受损情况、融冰情况、应急资源部署情况进行统计分析，形成覆冰简报，实时上传省公司及网公司。

6 应用分析

经验证，某供电局220 kV 线路A 受雨雪天气影响，系统于2021年12月30日根据覆冰预测模型，发布未来3 天输电线路覆冰预测专报，预测区域以阴雨天气为主，西北部有小到中雪，局地大雪，某供电局220 kV 线路A 有中度覆冰（10～15 mm），建议加强线路覆雪情况监测及资源配置。

2021年12月31日8:15 系统发布覆冰告警，220 kV A 线#52 杆塔拉力超过6079N，覆冰比值为0.7，超过历史最大覆冰比值，监测图像显示线路杆塔有覆冰情况。

2021年12月31日8:21 系统发布融冰策略辅助，A 线附近有移动式融冰装置，结合线路A 所在供电局的覆冰情况，按照线路重要等级、覆冰严重程度、融冰装备分布情况制定融冰优先级辅助策略，辅助进行融冰计划和融冰资源的制定和分配。

2021年12月31日21:05 现场进行直流融冰，系统实时反馈现场融冰杆塔的拉力变化，辅助对融冰时间的执行，现场完成融冰覆冰杆塔脱离覆冰情况。

7 结束语

本文从“准确预测”、“实时告警”、“终端联动”、“快速响应”开展了基于在线监测的输电线路全过程覆冰防控应用分析及验证，充分利用在线监测的时效性等特点，实现覆冰告警-融冰管理-受损分析-防冰统计-覆冰简报的全过程覆冰响应，结合覆冰预测-覆冰分析-预测验证-预测完善的预测管理，提高覆冰管控效率，提升电网“灾前准备，灾中应急，灾后恢复”的防灾减灾管理水平[9]。