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2008年初，我国南方大部分地区遭受雪灾袭击。这场低温、雨雪、冰冻灾害，给群众的生产、生活和服务造成了严重的影响。特别是电力设施所受到的严重损伤进一步加剧了灾害的影响范围和影响程度。这次冰雪灾害波及我国中部、南部和西部19个城市，造成成百上千座高压铁塔倒塌、万余条电力线路和700余座变电站损坏，致使部分城市甚至个别省份大面积长时间停电。停电导致铁路电力机车无法运行，春运严重受阻，大量旅客滞留各地，铁路物流也随之中断，基础设施遭受较大毁损，一些城市断电、断水，数千万人陷入了黑暗、寒冷和等待之中，工农业生产损失严重。
以湖南省为例，冰冻灾害使湖南电网输变电设施大面积严重覆冰，为确保民众供电安全，当地曾一度派出八千名电力职工抢修受损电力设施。线路铁塔上角铁覆冰厚度近六十毫米，地线及导线覆冰厚度达九十毫米。湖南三名电力职工在高压线路上进行人工除冰时，因铁塔突然倒塌而从50多米的高空坠落地面而牺牲。不难想见，在动辄数千公里的输电线路上，用人工方法除冰，作业方式危险、效率低下，消耗人力物力巨大。
电力防灾成了全民关注的问题，全社会都在为抗灾减灾献策出力。面对大灾大难，如何为国分忧，用科学的方法应对电力灾害性事件，科技界责无旁贷。研究探索机械化、自动化的高效除冰技术和高度有效的监测预警系统具有重要的现实意义。
图：咸宁供电公司输电部员工在110千伏桂犀线38号铁塔上破冰抢修。
这次大规模低温冰雪冷冻灾害揭示了我国在大面积电力输电设备安全维护和安全监测方面的空缺。主要反映在如下三个方面：（1）输电系统中没有有效的安全维护设备和方法，以至于面对自然灾害束手无策，只能利用最简单、最原始的人工除冰技术；（2）没有监测网络，缺少电力信息、通信信息和气象信息的交换与共享不能有效的应对冰雪灾害；（3）在面临电力系统瘫痪的情况，竟没有有效的备用措施。
通过这件事情，可以发现无论是行业层面还是国家层面，对除冰技术有强烈的重大需求。除冰技术对我国电力部门减灾可以发挥非常重要的作用，同时推动除冰技术在通讯、航空、航海、交通运输等国家重要部门的应用也具有重要意义。在我国西电东送的超特高压输电工程建设中、在电力设施防灾减灾抗灾中，在国家电力安全保障中都需要使用高效除冰技术。
同样重要的是输电线路和铁塔的覆冰状态监测。监测系统可以在灾害性天气中进行灾害预警，为避免灾害的发生、扩大和蔓延发挥重要的保障作用。特别是在灾害发生时，预警系统可以准确给出灾害发生的时间和发生的地点，从而为有效使用除冰技术提供便利条件。
这次自然灾害也给我们一个警告，而从国家安全角度讲，高度可靠的备用电力输电系统是保障国家安全的生命线。无论是面临重大自然灾害还是战争，我们都需要建立一条国家级电力疏运战备线。
根据这次电网灾害的特点，围绕着电力系统冰灾的安全保障的研究既紧迫又有重要的科学意义，根据我所实际，可以重点考虑研究以下五方面的内容：
一、输电线路覆冰的基础研究
1、输电线路覆冰机理研究：主要是分析电线覆冰的条件、环境影响因素，表面覆冰不断增大的条件和环境因素，覆冰强度和覆冰结构特征。
2、覆冰条件下绝缘特性研究：主要包括输电线与铁塔在各种覆冰条件下的电磁场和受力分布变化的计算分析，线路绝缘特性的实验分析。
3、引入除冰设施后对输电线路的影响研究：从电磁场变化、温度场和线路受力等多场耦合观点出发，分析计算引入除、融冰设施后对线路结构的影响。
4、雷电对除冰设施和传感器的影响研究：主要研究在雷电、操作波等特殊条件下线路产生的电磁干扰对除冰设施、传感器和信号传输系统的影响。
二、输电线路及铁塔除冰技术研究
针对输电线路和铁塔，考虑如下技术：
1、输电线路的移动式机器人感应取电机械除冰技术：在输电线路上装有移动机器人，通过感应取电器从输电线路取电，作为移动机器人和除冰系统所需电源，通过机械除冰方法进行输电线路的移动除冰。
2、铁塔用感应取电的电磁脉冲除冰技术：主要包含感应取电技术、电磁脉冲技术和脉冲线圈的系统集成。通过感应取电器从输电线路取电，通过脉冲功率源驱动脉冲线圈，利用涡流和磁场结合而产生持续时间只有数微秒的数千牛的脉冲力，使铁塔表面覆冰产生位移，震碎或剥离铁塔上外表层的冰，导致表面覆冰脱落。
图：湖南省送变电建设公司职工攀登到复沙线铁塔的绝缘子上，用木棒敲击冻冰除冰。
三、电力输电系统检测、监测技术研究
针对电力系统中各类电力设施的具体特点和2008年冰雪灾害中电力设施的故障特点，提出覆冰测量系统和电线覆冰形态检测技术和监测方法。以电力设施传感器装置为基础，辅以较成熟的无线传感器网络技术，开展电力设施监测用专用网络系统的研究工作。其中高抗干扰无线网络技术研究以及预警系统中的专家预警模型（必须结合气象部门和电力部门的相关研究成果）等研究工作非常重要。
具体实施是建立一套具有自动数据采集和分析能力的电力设施覆冰状态检测系统。在电力设施上安装各种类型的分布式传感器（应力传感器、应变传感器、温度传感器、湿度传感器、振动传感器等），通过传感器来对电力设施上覆冰状况进行自动测量。
四、电力系统事故应急、备用技术
进行高可靠性和高抗风险备用输电理论分析和技术分析，选择非常可靠的备用输电技术。其中管道充气备用电缆技术是一项重点研究的课题。
管道充气电缆，又称压缩气体绝缘电缆，是代替高压输电线（架空线和铁塔）进行中近距离电力传输的一项较成熟的应急、备用技术。其导线置于一个充有气体且保持一定压力的金属管道中。按线心数可分为三心和单心电缆，单心电缆又分刚性和可挠型。导电线心通常是铝管或铜管，由固体绝缘垫片每隔一定距离支撑在管内。外管道为电缆护套兼作气体介质压力容器。单心电缆通常用铝管或不锈钢管作护套，三心电缆的护套也可用钢管。由于采用了气体介质(大多为SF6气体)，它的电容小，介质损耗低，导热性好，不受外界雨雪冰冻灾害影响，传输容量大，可达50000MVA。常用作大容量发电厂的高压引出线、封闭电站与架空线的连接线、城市电网中的地下管道电缆等。由于现有技术所采用的SF6气体的全球温暖化潜能值是二氧化碳的23900倍，采用SF6气体的管道充气备用电缆成本高、价格贵，需要研制出技术性能优异、价格适中、免维护、不受雨雪冰冻灾害以及其它自然灾害影响的氟碳气体绝缘管道充气电缆。
图：浙江缙云县电力职工在高山上接线
五、分布式应急备用电源技术
从我国应急机制的改进和完善出发，进一步提高应急情况下重要负荷的供电可靠性、持续性和经济性，将传统应急电源与分布式发电系统相结合，组成分布式应急电源。
1、提出并阐述分布式应急电源系统的概念、特征、工作机理；给出分布式应急电源较于传统应急电源的能动特征和经济性。通过对分布式应急电源系统的物理模型和数学模型分析，研究系统的静态特性和动态特性，以及暂态工作过程。研究系统在离网或并网工作过程中的自身稳定性，以及对配电网的影响，并给出适宜的稳定控制策略。
2、针对分布式应急电源所处的地区和季节，以及易发灾害的形式，提出并论证系统中发电单元、储能单元类型和容量的优化配置原则与配置方法；给出分布式应急电源平时和应急时的能量管理方法和管理过程。
3、实现分布式应急电源中各组成部件的“热插拔”功能，包括发电单元、储能单元和负载单元。在系统正常工作过程中，对受损部件进行在线更换、在线维修；或者可以在系统正常工作过程中，对系统及其各部件进行升级改造。
4、提出分布式应急电源组成单元的标准化模块化系列化解决方案。系统将以各组成模块按搭积木的方式产生，以提高系统部件的可替换性和可维修性，缩短各部件的设计生产周期，降低成本，极大地提高了电源的应急供电能力。
今年的冰雪灾害是五十年乃至百年一遇的重灾，并且灾害恰逢我国一年一度的最繁忙的春运期间，灾害所造成的破坏和影响是十分严重的。抗击冰灾是一种挑战也是一种机遇，用科学的方法，发挥科技的力量，用科研人员群策群力的智慧，是抗击冰灾最有力的保障。虽然这次灾害已经过去，群众的生产、生活和服务已经恢复正常，但是它留给我们的思考空间还很多。
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