“AI＋气象信息＋电网数据”将成电网气象服务新趋势-浅谈电网气象灾害预警

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天气变化不仅影响人们的日常出行，

而且会给电力生产和电网运行带来各种

不确定性和潜在风险。

灾害天气影响电网安全运行

7月10日上午10点，中央气象台发布了本年度第一个台风红色预警。超强台风“玛利亚”预计于次日上午在福建福清到浙江苍南一带沿海登陆，中心附近风力等级可达14-15级，并伴有局地特大暴雨，将给浙江、福建两省电网设施的正常运转带来巨大影响。

图1 今年8号台风“玛利亚”

虽然台风破坏力较强，但是对整个电网系统来说，其影响范围主要集中在东部沿海地区。影响电网设备的各类气象灾害中，影响范围最广的是覆冰、污秽和暴雨，其次是山火、台风和雷电。

覆冰

覆冰最容易引起群发性输电线路跳闸，覆冰过程的不同阶段会发生不同的相继故障。覆冰初期不会发生严重故障，当风速达到5-15米/秒，且与线路夹角呈45-90度时，风口地段的线路会发生舞动。当覆冰厚度或冰风荷载超过线路和杆塔设计标准时，会发生断线和倒塔事故。

污秽

绝缘子在积秽严重的情况下容易引发大面积闪络跳闸，特别是在小雨或大雾等高湿度天气环境下，这种污闪跳闸大部分是瞬时性故障，极少数是永久性故障，严重时甚至会造成绝缘子掉串。

暴雨

暴雨可造成局部线路的群发性跳闸，并造成负荷损失，严重情况下可导致厂站全停。此外，暴雨还可引发山洪等次生灾害。夏秋季节，我国南方地区受暴雨影响范围较广。

山火

山火容易引发输电线路的群发性跳闸，这种跳闸以永久性故障居多，可导致不同程度的负荷损失，严重时甚至可导致厂站全停或系统解列。

台风

台风容易造成大规模输配电线路跳闸，以永久性故障居多。当台风风力超过线路和塔杆设计标准时，会引发断线和倒塔事故。在抢修过程中，台风带来的强降雨过程会给抢修和恢复带来困难。我国东部沿海受台风影响较为严重，比如江苏、浙江、福建、广东、广西、海南等省。

雷电

雷电一般引起闪络跳闸，也会引起绝缘子脱落和导线断线等永久性故障。雷击多发生于春夏两季，华东、华中、云南及贵州等地受灾最重。

传统气象服务难以满足应用需求

为了提前识别灾害天气，电网公司一般会和当地气象部门合作建设电网气象信息预警平台。然而，传统的气象预警服务存在诸多短板和不足，无法满足电网的刚性需求。

首先，传统气象预警服务仅能提供气象层面的信息，无法识别极端天气事件可能引发的电网设备故障。什么样的气象条件会影响电网设备？特定灾害天气事件，如台风，可能导致的设备故障有哪些？其影响范围有多大？如何据此安排抢修任务？这一系列问题，都是传统气象预警服务所无法解决的。

其次，传统气象预警服务无法给出明确的电网风险指标。电网面临的风险多种多样，如输变电设备过载、断面过载、电压越限、失去稳定等等。传统气象预警服务难以指明电网面临的真正风险，因此，难以提供正确的预防控制决策。

最后，传统气象预警服务无法针对预控措施给出科学合理的风险评估。当灾害天气必然会给电网带来风险时，调度员需要对电网运行方式进行调整，如发电机出力调制、负荷转移、限电等，以规避或减小损失。然而，以上预控措施均存在一定的风险及代价。如果电网气象信息预警平台无法评估这些措施带来的潜在风险，那么调度员也难以作出正确的判断。

"WI"开创电网气象灾害预警新模式

在缺乏专家知识的情况下，机器学习可以利用训练数据集的特征及其内在规则，有效地对系统行为进行分析及预测。近几年，随着人工智能的发展，许多行业开始关注基于大数据和机器学习的专家系统。“AI+气象信息+电网数据”正在成为电网气象服务的新趋势，并演化为一种全新的技术及服务模式——“Weather Intelligence”。“WI”可深度挖掘电网运行数据、电力生产数据和气象数据之间的内在关系，利用已有的关联规则为特殊应用场景提供基于大数据的决策参考，如电网气象灾害预警、电网设备故障预警、输电线路动态增容、新能源发电功率预测等。

与此同时，借助先进的大数据可视化手段和GIS技术，“WI”还可将电网信息和气象信息有机融合在一起，让信息传递更加便捷，让数据展示更加多样。