近年来，随着全球气候变化，冰灾、山火、洪涝等极端自然灾害事件呈上升趋势。冰灾已成为影响电网安全运行的重要威胁。
2008年我国南方地区那场史无前例的大范围低温雨雪冰冻灾害，给湖南等地造成难以估量的损失。
为应对冰灾这一世界性难题，以国网湖南防灾减灾中心为主要力量的电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室成立。2023年，经过实验室重组，电网防灾减灾全国重点实验室成立。
实验室成立以来，解决了哪些关键技术难题？加速推进了哪些重点课题研究？我们一起去看一下。
冷暖可控
实现覆冰预测
走进人工气候模拟实验室，冷气迎面袭来，从屋顶垂挂下来的一串绝缘子，迎风一面结出晶莹剔透的冰挂。人工气候室可以模拟雨雪冰冻天气，通过采集不同风速、温度、湿度、雨量等情况下输电线路导线和绝缘子的覆冰厚度与形态等各项数据，使输电线路覆冰的定量预测成为了可能。
“为了研究覆冰的增长机理，我们建了一个15000立方米世界上最大的电网人工气候模拟实验室。这个实验室的温度可以降到零下20摄氏度，最高可以升到70摄氏度，作用就是模拟野外输电线路的覆冰从增长到消融的一个全过程。喷淋装置可以模拟冻雨，用以研究绝缘子和导线的覆冰机理，通过引入高压直流电和交流电，还可以研究在带电条件下，覆了冰的电气设备的电学特性。这个实验室为我们开展电网覆冰研究提供大量的实验数据。”中国电科院院士、电网防灾减灾全国重点实验室主任陆佳政介绍说。
最强“大脑”
精测千里之外
解决电网灾害问题，不仅要有方法，更要借助灾害预测系统提前布防。电网防灾减灾全国重点实验室以算力为基础，构建数值预测模型，运用“千里眼”，实现对电网覆冰的精准预测和预警。
60台黑色机柜整齐“列队”，624个刀片服务器紧密排列，指示灯有规律地闪烁……这些科技感十足的设备构成了覆冰预测超算平台。这个平台是电网防灾减灾全国重点实验室的“大脑”，主要承担覆冰预测预警系统的覆冰数值预测计算。
1秒钟可以干什么？也许眨一下眼睛就过去了。但就在我们眨眼的瞬间，覆冰预测超算平台已经运算了800万亿次。
国网湖南防灾减灾中心灾害预测与预警及评估研究室超算设备运行维护专责任曦告诉我们：“电网防灾减灾全国重点实验室建设了全国电力系统内计算速度最快、运算能力最强、存储量最大的超算中心。”它的浮点峰值计算速度理论可达800万亿次/秒。目前，该超算中心主要用于全国范围内3千米×3千米和微地形区域30米×30米范围覆冰等灾害预测模型计算，可谓“遥算”于千里。其数据支撑国网覆冰预测预警中心、山火监测预警中心及舞动预测预警中心的日常预报业务。
正是这一不可或缺的“国之利器”，准确预测了2009年以来80多次电网主要覆冰过程，为电网抗击冰灾赢得了宝贵的准备时间。
冰情监测
精度可达毫米级
输电线路常跨越高山、峡谷，往往山下晴天、山上大雪，百米内环境迥异。另外，某些微地形、微气象区域极易起雾，使用常规图像装置无法看清被监测导线。同时，由于通信条件差、回传图像差，监测效率不高。
2023年，科研人员自主研制了透雾型图像微波覆冰监测装置，监测到的线路覆冰厚度可精确到毫米级。这套装置应用了“红外镜头+高清双光可见光镜头”。无雾条件下，可见光镜头反馈高清可见光图像；浓雾条件下，红外成像镜头吸收覆冰导线发出的近红外光，拍摄待观测线路覆冰的图像，将准确率提高至90%以上。
目前，全国已建立了几百套电网覆冰自动监测装置。这些装置在历次电网抗冰工作中，实时监测现场覆冰情况，为处置冰灾提供了重要信息依据。
消除覆冰
善其事必先利其器
有了预测手段，还要有消除覆冰的技术和装备来消除灾害。
陆佳政说：“传统的直流融冰装置采用三相晶闸管整流，谐波高，易引起避雷器等电气设备损坏。我们先后开展了10多种拓扑方案的论证，提出了新型整流变压器消除谐波、二极管整流减少发热的关键技术路线。2012年，我们构建了多挡位、多绕组谐波自动抵消的直流融冰方法，采用谐波内部反相自动抵消的方式，将谐波含量从30%降低至5%以下。在此基础上，团队研制了4个系列共12种型号的直流融冰装置，涵盖10千伏至特高压各个电压等级。装置1小时即可融化数百千米长线路的覆冰。”目前，这些装置已在湖南、重庆、吉林等20多个省份完成了上千次线路融冰，为电网覆冰防治工作提供了重要技术支撑。
在特高压试验大厅，国网湖南防灾减灾中心灾害机理研究试验专责廖泽民介绍：“特高压导线不停电地线融冰时会产生较大的感应电压。我们研发了一种感应电压抑制装置，对其绝缘性能进行各项试验和验证，以保证特高压地线融冰工作的安全开展。”
科技的力量让我们不再望“冰”生畏！这些科技成果的背后是无数像陆佳政这样的科研工作者的不问西东、拼搏奋斗。
当问及如何带领团队攻克难关时，他认真地说：“对待困难，一是有没有勇气，二是能不能用求异的创新思想来推动它。有了创新的勇气、创新的方法，我们就可以战胜一切困难。”
记者｜吴黎 国士豪
感谢｜国网湖南电力 国网湖南防灾减灾中心
责编｜宋伟杰
执行审核｜张怀雨
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