山火预警技术在输电线路的应用现状

发表时间:2020/6/17   来源:《科学与技术》2020年2月第4期   作者:吕扬
[导读] 我国电力资源丰富,可满足人们日常的生产生活需求
         摘要:我国电力资源丰富,可满足人们日常的生产生活需求,但是,由于我国地域辽阔,而电力资源又大多集中在某一区域,这就导致了某些偏僻地区的用电困难,目前解决这一问题的主要途径就是建设输电线路,将电能运向全国各地。在输电线路的架设过程中,又由于我国地形的复杂以及山火频发,对于电力的输送都带来了一定的影响。所以,做好山火的预警工作对于输电线路安全使用具有重要作用。
         关键词:应用现状;输电线路;山火预警
        
         1山火导致输电线路跳闸的机理
         在山火条件下,输电线路的击穿电压会明显降低,线路间隙绝缘强度的剧烈降低是火焰温度、电子和离子以及固体颗粒共同作用的结果。输电线路在山火条件下发生闪络主要原因有以下几种:
         1.1空气热游离
         山火火焰直接接触到输电线路的可能性不大,但是火焰的温度高达1000~1177℃,空气在此温度下会出现热游离现象。高温时,地面附近空气游离出带电粒子,导线表面在高温时游离出电子。地面附近的电荷区随着火苗向高处发展,同时大量的浓烟和微粒会大大降低空气的绝缘性能,最终导致空气被击穿,输电线路对地放电。
         1.2局部空气密度下降
         输电线路下方发生山火时,随着温度的升高空气密度将会大大降低。输电线路周围的局部低气压,将降低导线一地间隙的击穿电压,导致空气易被击穿,输电线路对地放电。
         1.3电导率增大
         发生森林火灾时,在燃烧的过程中,地面的灌木和乔木中蒸发出来的的水分夹杂着大量盐离子,以及烟尘微粒。这些物质会大大降低空气的绝缘性能,导致空气易被击穿,输电线路对地放电。
         1.4电场畸变,颗粒的触碰放电
         火焰中的带电电荷,能畸变周围的电场。植被在燃烧时,大量碳化灰烬漂浮在强电场中。带电颗粒在高温和空间电荷的共同作用下,加速流注放电的发展,火焰化学电离和热游离产生的电荷和导线附近以及颗粒触发流注放电产生的电荷逐渐聚集到放电通道形成电弧,导致空气被击穿。
        
         2山火预警技术在输电线路的应用现状
         2.1卫星遥感技术的应用
         2.1.1NOAA/AVHRR监测
         林火N0AA卫星数据通常用于森林与草原中火灾的检测、火点的定位等工作中。AVHRR的辐射仪具有较高的分辨率,共包含五个通道。气象卫星对地面线性物体的分辨率不高,星下的分辨率只能够达到1.1km,但温度分辨率较为良好。根据相关研究结果可知,N0AA可双星交错运行,24h都可以对地面中的同一个地区进行四次观测.
         2.1.2EOS/MODIS监测林火
         对于EOS卫星,其由上午、下午卫星共同组成,靠近太阳同步极轨,是一种双星系统。MODIS是搭载在EOS卫星上的一种光学探测设备,共包含36个通道。在可见光下,其星下的分辨率为250~500m:在红外光下.其星下的分辨率为505~1000m;所以,其能够较好的显示出地貌,甚至是地面物体。通常情况下,相比于目前运用的其他卫星遥感器,MODIS的森林火灾监测能力极其高。此外,N0AA/AVHRR、EOS/MODIS还具有监测速度快、监测面广泛的特征。可十分准确的推测出森林火灾的面积。EOS/MODIS能够在森林火情监测工作中直接应用,且还能够较好的监测地表的湿度与温度。
         2.2无线传感器的探测量及传感器
         山火往往存在诸多影响因素。主要涉及气温、风、降水量等,以及各个因素之间的相互作用。山林地被物的含水率与森林火险等级之间存在紧密的关联。特别是细小可燃物质的含水率,当地被物质的含水率较高时,森林风险等级越低在预报林火时,风因素也会造成较大的影响,风向、风速均会对林火的蔓延进程、强度、火灾面积造成较大的影响。此外,在预报风险时,温度也是一项较为重要的影响因素,降水量必定关联着山火火险。

降水量越大,或是连续降水的日期较长,会对火险等级的降低造成较大的影响。火灾探测器的运用大大提高了火灾报警系统的作用,根据火灾参数探测的差异,火灾探测器的类型也存在较大的差异,例如感温式火灾探测器、气体式火灾探测器、感烟式火灾探测器等。
         2.2.1感温式火灾探测器
         依据探测器的工作模式,感温式探测器主要包括定温型、差温型、复合型三种类型,具体如下:①定温型探测器。若监测温度不低于此类探测器范围内的预定温度.便会发出警报声。②差温型探测器。如果温度提升的速度超过了预定速度范围,探测器便会发出警报声,以提醒相关工作人员。③复合型探测器此类探测器具备定温型探测器与差温型探测器的功能。此外,感温式火灾探测器具有诸多热敏元件。
         2.2.2感烟式火灾探测器
         依据感烟式火灾探测器的作业原理.可将其划分为离子感烟、光电感烟两类。感烟式火灾探测器对热分解或者是燃烧时散发至空气中的微小颗粒的感应极其灵敏。对于固体物质的燃烧,通常包括早期阶段、阴燃阶段、起火阶段三个阶段,其中,阴燃阶段往往会形成一定的烟雾,通过感烟式火灾探测器的应用,可以及时发出火灾报警声,引起相关人员的关注。
         2.2.3感光式火灾探测器
         如果物体处于燃烧过程,会发出火焰,火焰往往会形成红外线与紫外线,感光式火灾探测器的工作原理即为通过红外线与紫外线的监测判断物体的燃烧情况。在光线相对差的环境中.大多采用感光式火灾探测器,主要是外光线较好.极有可能对感光式火灾探测器的正常工作造成影响。
         2.2.4燃烧音火灾探测器
         如果发生火灾,火源周围便会出现频率不同的声音,主要维低频域声音与超高频域声音。部分研究人员表示,当物体燃烧时,会产生空气膨胀与热气对流现象,这是低频域声音产生的主要原因。而随着燃烧程度的不断加深,低频域声音也会不断增大。燃烧音火灾探测器的工作原理是通过感知低频域声音来探测火灾。
         2.2.5气体式火灾探测器
         经过高温分解或者是燃烧之后,可燃物一般会想空气中散发CO、CO等特定气体,通过气体式火灾探测器的应用,可利用空气中的特定气体探测判断火灾。
         2.2.6图像型火灾探测器
         图像火灾探测器主要用于大空间火灾的探测,能够通过观测普通影像、监测红外线的方式探测是否发生火灾。此外,还可以通过分析火焰图像信息的方式对火灾进行判断。
        
         3无线传感与卫星遥感的对比以及未来展望
         如今在山火预警方面较为普遍使用的就是卫星遥感技术,该类技术不仅监测范围广、信息量大,而且投资小,但是其也存在着一定的弊端。在山火灾害监测过程中,利用传感器网络,能够实施实时、全面的检测,但是在落实上会存在一定的困难。一般来说,因为卫星存在过境时间的问题,所以致使卫星遥感难以对火灾情况进行实时的监测,没有办法对生命周期比较短的火电进行捕捉,对于小于100米的热辐射也不能很好的监测。同时,天气以及环境也会对卫星监测起到影响。要想通过卫星获得火灾数据,需要通过气象部门或者是卫星接收站,该类数据具有严格的保密性以及依赖性。而传感器则对电源提出相对髙的要求,野外探测需要电池能够长时间使用,并且可以进行太阳能充电。传感设备具有非常髙的精密度,而在野外的环境又比较恶劣,这就对传感器的可靠性以及稳定性提出较髙的要求。
        
         4结束语
         当前我国在监测输电线路山火的过程中主要是通过无线传感与卫星遥感相结合的方式,通过二者的互补,不仅解决了实时性的问题,同时对提升监测工作的可靠性及稳定性具有重大的意义,对于促进我国电力行业的健康发展具有积极作用。

         参考文献
         [1]蓝庆仕.山火预警技术在输电线路的应用现状[J].企业技术开发月刊,2016.
         [2]罗洋,王晓冬,黄琪.基于山火预警技术的输电线路稳定性研究[J].工程技术:全文版,2016(10).
        
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