項(xiàng)目名稱：電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)

主要參與單位：國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司，國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司，湖南省湘電試研技術(shù)有限公司，陜西銀河消防科技裝備股份有限公司

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：山火災(zāi)害會(huì)造成大量線路跳閘停電和燒損，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。該項(xiàng)目提出水霧絕緣高電壓帶電滅火新原理，發(fā)明絕緣滅火劑與高揚(yáng)程帶電滅火新裝備，創(chuàng)建電網(wǎng)人為山火預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)快速分析新技術(shù)，攻克電網(wǎng)山火帶電-高程-精準(zhǔn)滅火世界難題。項(xiàng)目技術(shù)被鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)電網(wǎng)山火帶電防治技術(shù)國(guó)內(nèi)外空白。成果在27個(gè)省級(jí)電網(wǎng)廣泛應(yīng)用，顯著提高了電網(wǎng)抵御山火災(zāi)害的能力，社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益顯著。

山火災(zāi)害遍及全球，是近十年電網(wǎng)安全運(yùn)行中最嚴(yán)重的危害之一。山火大范圍短時(shí)集中爆發(fā)，會(huì)大幅降低空氣絕緣，造成大量線路跳閘停電和燒損。近年來(lái)，我國(guó)鄉(xiāng)村已由燒煤、氣取代燒柴草，樹(shù)木雜草叢生，祭祖、燒荒等引起的山火年均多達(dá)7萬(wàn)處。山火持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，易導(dǎo)致多條線路同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間停電，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全與電力供應(yīng)。

1月上旬，由國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司主導(dǎo)研發(fā)的“電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，獲得2018年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。該技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)山火廣域監(jiān)測(cè)技術(shù)的空白。

“千里眼”追蹤山火蹤跡

2016年2月初，國(guó)網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心準(zhǔn)確預(yù)測(cè)及研判春節(jié)山火形勢(shì)，發(fā)布了《春節(jié)期間山火預(yù)測(cè)分析報(bào)告》和《國(guó)家電網(wǎng)公司十三省份春節(jié)期間山火預(yù)測(cè)專題分析報(bào)告》，指出湖南全省春節(jié)前后天氣晴好，受祭祀用火習(xí)俗影響，火源較多，防山火工作形勢(shì)嚴(yán)峻；湖南、江西、福建、遼寧、湖北、安徽、浙江等地區(qū)春節(jié)前后輸電線路附近容易發(fā)生山火。國(guó)網(wǎng)湖南電力迅速發(fā)布山火黃色預(yù)警，對(duì)春節(jié)前后防山火工作進(jìn)行了全面部署。

預(yù)測(cè)山火時(shí)，衛(wèi)星這個(gè)“千里眼”是個(gè)好幫手。通過(guò)過(guò)境衛(wèi)星獲得的氣象數(shù)據(jù)，包括降水、植被、濕度數(shù)據(jù)，以及累積疊加歷史上衛(wèi)星監(jiān)測(cè)火點(diǎn)的數(shù)據(jù)。正是在這龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中，潛藏著不為人知的規(guī)律。

國(guó)網(wǎng)湖南防災(zāi)減災(zāi)中心預(yù)測(cè)室徐勛建博士介紹，歷史上我國(guó)中東部地區(qū)的火點(diǎn)分布圖，看上去就是“一片紅”，雜亂無(wú)章。但是，當(dāng)根據(jù)二十四節(jié)氣時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行分類以后，可以發(fā)現(xiàn)，在芒種和夏至?xí)r節(jié)，安徽省的山火發(fā)生頻率較高，主要是因?yàn)檫@段時(shí)間農(nóng)民焚燒秸稈較多。隨后他們還發(fā)現(xiàn)，在清明時(shí)節(jié)，全國(guó)大部分省份都屬于紅色區(qū)域，山火火點(diǎn)較多，符合我國(guó)的民俗習(xí)慣?！巴ㄟ^(guò)‘千里眼’得到的火點(diǎn)分布圖原本顯得雜亂無(wú)章，但根據(jù)農(nóng)歷的時(shí)間序列進(jìn)行聚類分析，就能得到非常有規(guī)律的全國(guó)歷史火點(diǎn)發(fā)生情況，對(duì)于山火預(yù)報(bào)幫助很大?！毙靹捉ㄕf(shuō)。

“絕緣霧”杜絕導(dǎo)電隱患

輸電線路電壓高，而傳統(tǒng)滅火方式由于水導(dǎo)電，帶電滅火易發(fā)生人員觸電傷亡，危險(xiǎn)性大，電網(wǎng)山火滅火技術(shù)極具挑戰(zhàn)性。

項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人陸佳政博士提出了“將水霧化產(chǎn)生空氣絕緣間隙”的思路，隨即項(xiàng)目組搭建高壓水霧絕緣長(zhǎng)間隙試驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了水霧絕緣比干燥空氣絕緣還高的反?，F(xiàn)象。他們當(dāng)時(shí)覺(jué)得不可思議，還以為是試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量有問(wèn)題。但經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，結(jié)論一致，他們確認(rèn)了這一令人激動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。通過(guò)開(kāi)展更深入的研究，項(xiàng)目組揭示了水霧吸收電子和光子提升絕緣的機(jī)理，攻克了高壓帶電滅火這一世界性難題。

帶電滅火的問(wèn)題雖然解決了，但還有“滅火后易復(fù)燃”這一“攔路虎”。野外風(fēng)大，常規(guī)滅火劑缺乏防復(fù)燃措施。項(xiàng)目組深入研究輸電線路山火高效防復(fù)燃滅火劑，配制了數(shù)百種滅火劑樣品，反復(fù)不斷地進(jìn)行滅火試驗(yàn)。每配好一組試驗(yàn)滅火劑，他們就去模擬滅火試驗(yàn)場(chǎng)頂著烈日開(kāi)展試驗(yàn)。

經(jīng)過(guò)上千次反復(fù)試驗(yàn)分析，項(xiàng)目組成功開(kāi)發(fā)了高效降溫防復(fù)燃滅火劑，滅火效果是普通滅火液的10倍，能以很少的劑量實(shí)現(xiàn)快速滅火，并且防止復(fù)燃，解決了野外滅火易復(fù)燃、缺水的大難題。由于滅火效率提高，滅火流量大大降低，在滅火功率一定的情況下，輸水壓力就大大提高，從而大幅提升揚(yáng)程。他們還研制了輸電線路山火帶電高揚(yáng)程滅火裝置，揚(yáng)程高達(dá)500米，能對(duì)高山上的輸電線路山火實(shí)施撲滅作業(yè)。

“超級(jí)腦”精準(zhǔn)預(yù)測(cè)火點(diǎn)

輸電線路山火帶電高揚(yáng)程滅火裝置滅山火的效果又快又好，可是一旦不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、延誤救火時(shí)機(jī)，再好的滅火裝備也是無(wú)用。在還沒(méi)有起火以前，能否提前預(yù)測(cè)哪里可能會(huì)有山火發(fā)生？這時(shí)，就需要“超級(jí)腦”出場(chǎng)。

徐勛建帶領(lǐng)的山火預(yù)測(cè)小組從多種因素、幾大類海量數(shù)據(jù)中摸索規(guī)律、設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模型，再利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的“超級(jí)腦”進(jìn)行計(jì)算。之前，預(yù)測(cè)小組使用的是每秒130萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，但是預(yù)測(cè)精度不夠。如果以前是預(yù)測(cè)30千米內(nèi)火點(diǎn)，現(xiàn)在就要預(yù)測(cè)3千米內(nèi)的火點(diǎn)，精度提升了，數(shù)據(jù)量相當(dāng)于多了100倍，130萬(wàn)億次的超算計(jì)算能力就不夠用了。為了把預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率從30%提高到90%，預(yù)測(cè)小組把和山火發(fā)生相關(guān)的所有數(shù)據(jù)都集中起來(lái)，并且升級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)，對(duì)山火進(jìn)行計(jì)算預(yù)測(cè)。630萬(wàn)億次計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)幫他們一次次預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、對(duì)比、印證，經(jīng)歷千百次實(shí)驗(yàn)之后，預(yù)測(cè)精度越來(lái)越高，直到目前，預(yù)測(cè)精度已經(jīng)達(dá)到97.94%。

2018年4月3日，在湖南株洲攸縣大規(guī)模山火發(fā)生前夕，徐勛建帶領(lǐng)的小組準(zhǔn)確做出了預(yù)報(bào)。他們及時(shí)把裝備和人員部署到預(yù)測(cè)點(diǎn)線路桿塔附近，成功阻止了山火的進(jìn)一步發(fā)展。

截至目前，“電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目累計(jì)授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利57項(xiàng)、海外專利4項(xiàng)，編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、專著1部，項(xiàng)目成果在國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)27個(gè)省級(jí)電網(wǎng)廣泛應(yīng)用，累計(jì)撲滅輸電線路附近山火2358處，連續(xù)4年創(chuàng)造了湖南電網(wǎng)山火多發(fā)的清明期間線路零跳閘紀(jì)錄。國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)山火引發(fā)的跳閘率顯著下降，未發(fā)生山火嚴(yán)重停電事故。項(xiàng)目技術(shù)與裝備成為公司防山火標(biāo)準(zhǔn)配置，還推廣應(yīng)用到黑龍江等省的森林火災(zāi)撲救中，并在高層建筑滅火中得到應(yīng)用。