炭纤维复合芯导线的风险图形化监控管理系统

石 峰，赵 明，高 峰，程生安

(国网河南省电力公司郑州供电公司，河南 郑州 621000)

炭纤维复合芯导线的风险图形化监控管理系统

石 峰，赵 明，高 峰，程生安

(国网河南省电力公司郑州供电公司，河南 郑州 621000)

在采用炭纤维复合芯导线提高输电线路容量的同时，也会因为故障而导致更加严重的影响。为了更好的更准确地对输电线路风险进行评估和管理，运用快速发展的大数据、智能化、信息化、图形化等新技术、新事物，转变工作方法，创新管理方式，故结合GIS系统建立了炭纤维复合芯导线的风险图形化数据库管理系统，该系统主要实现了重要输电线路的风险评估及评估报告的自动生成；并结合GIS系统，通过多图层动态信息显示输电线路存在的风险、评价结果以及采取的防控措施，实现输电220 kV线路和重要110 kV线路风险管理数据、图形化、精益化，从而达到加强风险管控的目的。

炭纤维复合芯导线；输电线路；风险评估；GIS系统 ；监控管理

0 引言

碳纤维复合芯导线是以碳纤维复合芯为承载线芯，外层由软铝型线绞制而成。具有强度高、线膨胀系数小、弧垂小、重量轻、导电率高、载流量大、运行温度高、耐腐蚀性能好以及减小占地面积等一系列优点，在提高线路输送容量的同时，也会在故障时产生更加严重的影响。对于采用新型导线的重要输电通道，需要进行风险监控和评估，根据《地市级重要输电通道风险评估工作方案》的工作要求，需要对火灾[1]、冰害[2-3]、舞动、风害[4]、地质灾害、污闪[5]、异物、雷击、机械外破、树线放电、鸟害等11个技术要素分别进行地市级重要输电通道的风险评估，也明确了评估方法。因此，对于运维班组而言，对输电通道的管理要求更高，方向也更加明确。目前在该方案的实践过程中，对运维班组而言，输电线路的数据关系复杂、类别繁多，既有大量输电线路的属性数据，施工图、施工录像等各种图件,又有运行管理的各种申请、审批报表等[6]，且评估数据的采集缺乏手段，参数的设置也较为困难，影响了“工作方案”的深入、广泛开展。因此，借助现代信息技术，对地市级重要输电通道风险评估提供技术手段支持，是今后发展的方向。近年来随着计算机技术的迅猛发展,尤其是GIS技术[7-11]的成熟,建立基于GIS的输电线路运行数据管理系统也成了现实。

1 风险图形化数据库管理系统

为了主动运用快速发展的大数据、智能化、信息化、图形化等新技术、新事物，转变工作方法，创新管理方式，以更准确地对输电线路风险进行评估和管理，故结合GIS系统建立了输电线路风险图形化数据库管理系统。其包括建立输电线路风险数据库，运用数据分析评估风险等级，进行采取针对性防控措施；结合GIS系统，通过图像动态显示输电线路存在的风险、评价结果以及采取的防控措施，实现输电220kV线路和重要110kV线路风险管理数据、图形化、精益化，从而达到加强风险管控的目的。该系统主要包括三个部分，分别为输电线路风险计算功能、数据（图像）存储与查询功能、GIS图形显示功能，如图1所示。

图1 风险图形数据库管理系统结构Fig.1 The structure of risk graph database management system

2 输电线路风险计算功能

2.1 隐患排查

依据国家、行业相关标准，结合实际运行经验，按照确定的技术排除路线对火灾、冰害、舞动、风害、地质灾害、污闪、异物、雷击、机械外破、树线放电、鸟害等11个技术要素中每个技术要素开展现场逐基、逐项排查，找出通道内全部隐患点。

根据技术要素对地市级重要输电通道造成故障的可能性，将技术要素由轻到重分为四个等级，权重对应为权重1，权重2，权重3，权重4，分值分别为1，2，3，4。

表1 技术要素权重系数Tab.1 Factor weight coefficient

2.2 风险评估

（1）对排查出来的每个技术要素的隐患，采用HIRA（危险源辨识及风险评估）方法进行风险值计算，根据风险值的大小，将风险程度等级由轻到重分为四级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，其对应的基本扣分值为 2、4、8、10分。

（2）根据权重乘以基本扣分值的公式计算通道区段的技术要素扣分值。

（3）对通道区段内各技术要素扣分值进行叠加，依据各技术要素合计扣分值相同且连续的原则重新划分通道区段，根据单项最大扣分值和合计扣分值，确定区段的风险状态。将通道区段风险状态设为四级：正常状态、低风险状态、中风险状态、高风险状态[8-9]。

根据HIRA的累计扣分法[10]对某条输电线路进行风险评估。对于四种风险状态的评判标准如表2所示，本文以采用此标准的评估样本作为训练样本和测试样本。

表2 风险评估等级划分标准Tab.2 Dividing standard of risk assessment level

主要计算方法为危险源辨识及风险评估（HIRA），其风险值计算公式为

其中，Risk表示整段输电线路的风险值，wi、Ki、Li、Ei、Ci分别为单个技术因素的权重、风险调整系数、危害可能性、危害频率、危害后果。风险调整系数需要根据当地的受微地形、突发情况等随机因素影响进行判定。

由于该地历史上未曾发生过地质灾害情况，故以剩下的10种技术因素进行风险评估。10种技术因素的特征量如表3所示。

故通过比对规范，可以看到该输电线路存在机械外破、异物、鸟害的危害。根据公式和规范可以得到技术因素扣分风险汇总表4。

表3 技术因素特征量Tab.3 Characteristic value of factors

表4 技术因素扣分汇总表Tab.4 Summary of cumulative points of factors

由此可以得到该输电线路的风险评估结果为中等风险状态，此时线路需要在监视状态下进行运行，并及时进行停电检修。系统评估过程展示如图2所示。

2.3 风险治理计划及措施

根据通道的风险状态，从反措落实、运维管控等方面制定治理计划及措施，开展针对性治理。

（1）对于高风险状态的通道，制定近期治理措施计划或局部补强措施，立即开展综合治理。

（2）对于中风险状态的通道，制定中近期治理措施计划，重点治理通道中某一条重要线路。

（3）对于低风险状态的通道，予以关注，加强运行管理，制定长期治理计划，分期治理。

图2 输电线路风险评估系统流程图Fig.2 Flow chart of risk assessment system for transmission line

（4）在制定治理措施计划时，同步编制事故预案，制定极端条件下负荷转移方案和系统运行方式。

3 数据(图像)存储与查询功能

（1）将状态评价过程中的数据全部存储在系统中，可以按照电压等级、线路名称、技术要素、风险等级等筛选条件进行查询和导出；重要输电通道风险评估报告自动查询和导出

风险评估报告自动查询和导出说明：根据系统内通道定义自动统计通道内杆段信息及隐患信息生成相关报告，经过管理人员增减信息后，该报告存入数据库，下次查询时自动调取数据库内报告，减轻管理人员工作强度。

对于中风险、高风险区段，要附上区段小号侧、区段内、区段大号侧的现场照片，并附上必要的文字说明。（根据系统已有隐患照片生成，再由管理人员增减描述，存入数据库，方便下次调用）

（2）根据《关于印发安全隐患排查治理工作管理办法的通知》文件，按照隐患管理相关要求进行数据存储，主要包括隐患一览表、一患一档、隐患跟踪情况、隐患处置过程资料，也要具备查询和导出功能。

（3）标准化线路照片存储在系统中。

（4）可以统计查询线路历史故障信息。

4 基于GIS系统的风险图形化功能

（1）按照不同技术要素绘制成不同故障类型风险分布图（如污区分布图、鸟害风险分布图、雷击风险分布图、外破风险分布图、地闪密度图等）如图3所示。

图3 按需求点展示的多图层GIS信息Fig.3 Multilayer GIS information displayed according to requirements

应用多图层GIS技术，每个技术要素一个图层，分层显示（按国网标准火灾、冰害、舞动、风害、地质灾害、污闪、异物、雷击、机械外破、树线放电、鸟害11图层，同时预留交叉跨越、违章建筑、鱼塘隐患、本体隐患、专项隐患等图层）。

（2）可以叠加卫星影像地图进行显示，并且具有实时自动更新卫星影像地图更新功能。

单独设置高清电子屏幕进行显示污区分布图、鸟害风险分布图、雷击风险分布图、外破风险分布图、地闪密度图等风险分布图。

（3）图像显示时可以在图上点选线路，由系统自动匹配链接状态评价、隐患资料、标准化照片等资料。数据和图像可以由输电运检进行动态更新。

（4）数据和图像可以由输电运检进行动态更新。

（5）图像具有导出和打印。

5 结论

基于GIS系统的输电线路风险图形化数据库管理系统，可以储存各类线路故障数据包括图片，支持数据的实时更新；图像显示时可以在图上点选线路，由系统自动匹配链接状态评价、隐患资料、标准化照片等资料，数据和图像可以由输电运检进行动态更新，可以实现各炭纤维复合芯导线的输电通道的风险评估及报告的自动查询，并可以按照不同技术要素绘制成不同故障类型风险分布图，可以实现输电220 kV线路和重要110 kV线路风险管理数据、图形化、精益化，从而达到加强风险管控的目的。

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The Graphical Risk Monitoring and Management System of Carbon Fiber Core Conductors

SHI Feng, ZHAO Ming, GAO Feng, CHENG An-sheng
(Zhenzhou Power Supply Bureau of Henan Power Supply Company, Henan 621000, China)

In the use of carbon fiber core conductor to improve the transmission line capacity, but also lead to more serious impact because of the failure. In order to more accurately assess the risk of transmission line and management, we should use the rapid development of big data, intelligence, information, graphics and other new technologies, to change work methods, innovation management, so the combination of GIS system to establish the risk graphical database management system of carbon fiber core wire. This system mainly realizes the risk evaluation and the automatic generation of assessment report; And combined with the GIS system, show the risk, the results of the evaluation and control measures of transmission line through dynamic multilayer information, to achieve the purpose of risk data management, graphical, lean of important 220 kV and 110 kV transmission line, so as to strengthen the risk management and control.

Carbon fiber core conductors; Transmission line; Risk assessment; GIS system; Monitoring management

TM7

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.05.028

石峰(1975-)男，河南开封人，高级工程师，电力工程硕士，从事输变电运维管理工作；赵明(1985年），男，河南安阳人，工程师，工学学士，从事输电线路运行与检修工作；高峰(1985年）男，河南郑州人，工程师，工学硕士，从事输电线路运维工作。

石峰。

本文著录格式：石峰，赵明，高峰，等. 炭纤维复合芯导线的风险图形化监控管理系统[J]. 软件，2017，38（5）：132-136