试论输电线路中山火预警技术的应用

摘 要：本文首先对输电线路山火监测的必要性进行了阐述，随后分析了山火会导致输电线路出现跳闸的原理。目前，输电线路山火监测过程中主要采用两种方法，其一是卫星遥感山火监测技术，这种方法属于宏观监测，范围较大；其二是传感器网络监测技术，这种方法属于局部监测，监测范围小。本文对输电线路山火监测预警原理进行了阐述，并与现行预警方案进行了对比，总结了当前预警方案的优缺点。输电线路山火预警并没有过多的历史数据可以借鉴，再加上监测环境较差，所以必须将预警模型与对应算法相结合。

关键词：输电线路；山火预警；山火预警技术

我国电网特征是范围大、分布光，因此更容易遭受自然灾害的侵袭，山火便是其中之一。随着电力资源的应用越来越广泛，再加上我国地形复杂、地域广阔，很多输电线路不得不穿过各种复杂的地形地貌。山火的出现会导致输电线路掉闸，严重的话会毁掉架线铁塔，造成重大电力事故。本文先是简要分析了山火监测及预警技术，在这基础之上对山火监测技术在输电线路中的应用进行了分析。

1 卫星遥感技术在我国的应用

从当前来看，我国的风云系列卫星、美国的NOAA系列极地气象卫星以及地球观测卫星系统EOS和MODIS主要用于山火监测领域，具体包括5颗卫星，如FY-1D、NOAA16、NOAA18、TERRA和AQUA。检测人员负责接受气象卫星过境图，对图像进行处理，并将最准确的热点或火点信息提供给地面山火监测人员。

1.1 NOAA/AVHRR 监测林火

NOAA/AVHRR 极地气象卫星由美国发射，是第三代双星系统，AVHRR高分辨率辐射仪共包括5各通道，每一个通道都有各自的特性。NOAA卫星经常用于草原、森林的火灾监测，不仅能准确确定火点、预测火灾严重程度，而且也可以对火灾面积进行估算。气象卫星对地面线性物体的分辨率只有1.1km，分辨率较低，但是它的温度分辨率却较高。NOAA卫星交错运行，监测频率为6小时/次，即同一地区每隔6小时便会接受其一次监测。

1.2 EOS/MODIS 监测林火

EOS卫星近太阳同步极轨的双星系统，该系统包括上午卫星和下午卫星两颗。EOS卫星系统搭载有包括36各通道的MODIS，MODIS尤其对热源敏感，它比其他卫星遥感器对森林火灾的监测能力要高出许多，是森林火灾监测的重要手段。MODIS包括7个可以用于森林火灾监测的通道，它对光以及红外光的星下分辨率分别为250—500m和500—1000m。

2 无线传感器的探测量及各种传感器

在整个火灾报警系统中，火灾探测器作用相当于人体感官。以不同火灾参数的探测为分类依据，火灾探测器可以被划分为如下六种类型。下文将对不同类型的火灾探测器一一进行阐述。

2.1 感温式火灾探测器

从探测器工作方式的角度来划分，可以将感温式探测器划分为定温型、差温型和复合型三种。（1）定温型探测器。当监测温度超出了该探测器的监测范围内的预定温度时，便会发出警报声；（2）差温型探测器。当温度升高的速度超出预定速度的范围时，探测器发出警报声；（3）复合型探测器。该探测器既有定温型探测器的功能，又有差温型探测器功能。感温式火灾探测器中的热敏元件较多，如易熔金属、热敏电阻等。

2.2 感烟式火灾探测器

根据感烟式火灾探测器的工作原理，可以将其划分为离子感烟和光电感烟两种类型。感烟式火灾探测器对热分解或燃烧过程中散发到空气中的微小颗粒感应异常灵敏。固体物质的燃烧一般划分为早期阶段、阴燃阶段和起火阶段，阴燃阶段会产生一定的烟雾，感烟式火灾探测器能灵敏地感应到这些烟雾，从而及时发出火灾报警声响，引起人的关注。

2.3 感光式火灾探测器

当物体处于燃烧阶段时会发出火焰，火焰会产生红外线和紫外线，感光式火灾探测器的工作原理是通过监测是否有红外线和紫外线来判断是否有物体燃烧。一般情况下，在光线条件较差的环境中经常使用感光式火灾探测器，因为户外光线好，可能会影响感光式火灾探测器的正常工作。输电线路的火灾预警不宜采用一般的感光式火灾探测器。

2.4 燃烧音火灾探测器

一旦出现火灾，火源附近会出现频率各不相同的声音，这些声音包括低频域声音和超高频域声音，两种声音都不会被人耳捕捉到。研究者认为，当燃烧时会产生空气膨胀和热气对流，这是产生低频域声音的主要原因。随着燃烧程度的加深，低频域声音也会增大。燃烧音火灾探测器的工作原理是通过感知低频域声音探测火灾，这是常见的一种火灾检测方法。

2.5 气体式火灾探测器

当可燃物经高温分解或燃烧时，会向空气中散发一氧化碳、二氧化碳等特定气体，气体式火灾探测器就是通过探测空气中是否有特定气体来判定是否有火灾发生。铂丝、半导体以及金属氧化物等是气体式火灾探测器中的敏感元件，可以准确判断出空气中特定气体的浓度。

2.6 图像型火灾探测器

图像火灾探测器主要用于探测大空间火灾，它主要通过观测普通影像、监测红外线的方法类探测是否有火灾发生。图像火灾探测器利用了火焰中不同光线的辐射特性，通过分析火焰图像信息来判断火灾。

3 两种监测方法的对比和发展

从当前来看，卫星遥感热点技术被很多国家广泛应用于山火预警中。卫星遥感技术有很多优点，如成本低、信息多、检测范围广等，可是也有一定的缺点；利用传感器网络探测火灾尽管可以实现全面监测，可是工程实施却困难重重。

采用卫星遥感技术监测山火的方法无法做到实时监测，因为卫星过境时间有一定的限制，无法捕捉到燃烧时间短暂的火灾，而且监测热辐射范围没有达到百米的火点效果不明显。天气情况会对卫星监测产生影响，如果有云层出现，卫星红外通道无法监测云层以下的温度。另外，卫星监测数据具有较高的保密性，过于依赖气象部门或者地面卫星接收站。

传感器网络监测法的不足在于难以解决电源问题，蓄电池和太阳能电池为野外传感器提供电能。野外环境条件很差，而传感器属于精密设备，对外界环境条件要求很高，比如外界生物的遮挡或者破坏会对数据的传输产生影响，降低数据的准确性。

在输电线路山火监测领域，电力部门经常采用卫星遥感监测技术与无线传感网络技术相结合的方法，两种方式结合使用大大提升了输电线路监测的准确性。

参考文献：

[1]叶立平，陈锡阳.山火预警技术在输电线路的应用现状[J].电力系统保护与控制，2014（03）.

[2]陆佳政，吴传平，杨莉.输电线路山火监测预警系统的研究及应用[J].电力系统保护与控制，2014（08）.

作者简介：杨舟； 1994年04月；男；汉；湖南省益阳市；本科；研究方向：电气工程及其自动化输电线路方向。