算力加持电网防灾减灾全国重点实验室，让全国电网有了“千里眼”“神算脑”——

  遥算千里 精算毫米

　　4月19日，国网湖南电力防灾减灾中心。

　　科研人员在超算中心机房查看设备运行情况。湖南日报全媒体记者 辜鹏博 摄

　　湖南日报全媒体记者 孟姣燕 通讯员 邸悦伦

　　全球极端天气频发，相关统计数据显示，我国60%、北美70%以上的严重停电事故由冰灾、火灾、雷击、暴雨等外部灾害造成。科学预测显得尤为重要。

　　由国网湖南电力和长沙理工大学联合组建的电网防灾减灾全国重点实验室，以算力为基础，构建大模型，运用“千里眼”，实现电网覆冰预测、电网山火监测精准预警。4月22日，记者来到位于长沙 梨的电网防灾减灾全国重点实验室，探访这里的“黑科技”。

　　遥算千里

　　60台黑色机柜微微轰鸣，624个刀片服务器紧密排列，指示灯有规律地闪烁，显得科技感十足。

　　这里是覆冰预测超算平台——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，现有算力800万亿次/秒。

　　记者看到，每个刀片服务器看上去像一个手机充电宝。“一个刀片服务器的算力达1.267万亿次/秒，相当于家庭电脑的1000倍。”国网湖南防灾减灾中心主任陆佳政介绍。

　　覆冰预测超算平台已应用9年，实现满负荷运行，可对整个北半球进行9×9公里、全国3×3公里的网格覆冰预测，可谓“遥算千里”。

　　今年，我省遭遇2009年以来强度最大的雨雪冰冻灾害侵袭，正是这一不可或缺的“国之利器”，准确预测到上百条线路覆冰过程，为抗冰抢险赢得了主动。

　　百米内外不同天，输电线路尤为如此，山下、山上环境迥异，相比天气预报，电网覆冰预测必须实现“微地形”精准分析。2008年冰灾后，破解电网覆冰这一世界性难题成为国网湖南电力防灾减灾中心的首要任务。

　　在我省356个“微地形”覆冰观测点，科研团队连年驻守，捕获雨凇日的相关各种数据。最终，绘制了3万张副热带高压、电网地形等因子与覆冰的关系图，发现了极涡、太阳黑子等影响电网覆冰的17个关键因子，建立了高山分水岭、水体、峡谷、垭口等5种典型模型，自主研发出世界首套电网覆冰自动预测系统。

　　利用这套系统，可提前1个月长期预测，中短期预测分别提前7天和3天，预判某区域30米范围输电线路覆冰情况。近年来，该科研成果在全国27个省市电网防冰战役中屡立奇功，并已推广至全省高速公路防冻预报。

　　“当前极端天气频发，预测需要覆盖更多‘微地形’区域、分析尺度从3公里精细至30米，这就需要提升计算能力。”陆佳政介绍，目前，超算平台正在升级，预计今年投运后算力达到2020万亿次/秒，进一步提升“微地形”覆冰预测的精准性和时效性。

　　精度可达毫米级

　　在湖南，有近500个电网重点冰情监测点，现场布置的“火眼金睛”对监测数据回传至关重要。

　　高寒山区和“微地形”“微气象”区域，现场极易起雾，常规图像装置无法看清被监测导线。同时，由于通讯条件差，导致回传图像差，监测效率不高。

　　2023年，国网湖南电力防灾减灾中心自主研制了透雾型图像微波覆冰监测装置，监测到的线路冰厚精度可达毫米级。

　　人工气候实验室正在模拟零下20摄氏度气温环境，记者看到，透雾型图像微波覆冰监测装置被厚厚的冰凌覆盖，仍然灵敏工作。

　　国网湖南防灾减灾中心二级职员方针介绍，其不同于普通摄像装置，关键是应用了“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，拍摄浓雾环境下待观测线路覆冰的图像。装置支持卫星通信，在地面信号中断条件下仍可稳定回传数据。

　　目前，透雾型图像微波覆冰监测装置在全省所有“微地形”“微气象”覆冰严重区段应用，在线率95.2%，准确率90%。2024年2月7日8时，该装置识别湖南电网220千伏迎沅线45#杆塔导线与绝缘子覆冰为3毫米，与人工现场监测结果基本一致。

　　防冰又防火

　　走进国网湖南电力防灾减灾中心，抬头可见楼顶上有2个巨大的“足球”。

　　“这是极轨卫星数据接收系统和同步卫星数据接收系统，是电网防山火的利器。”国网湖南电力防灾减灾中心副主任徐勋建介绍。

　　山火灾害遍及全球。山火大范围短时集中爆发，造成大范围线路跳闸停电，是近十年电网安全运行最严重危害之一。

　　国网湖南电力防灾减灾中心发明了电网附近山火定量预报新方法，自主开发电网山火监测系统，实现防山火措施提前准备。

　　3月17日，电网山火监测系统成功监测到四川甘孜州雅江县一场山火。当天，JPSS（联合极轨卫星系统）气象卫星过境当地上空，拍摄到一组照片。照片通过安装在楼顶的卫星数据接收系统回传后，开始计算。

　　工作人员发现，照片中有一大块黑色区域，绿色植被已变黑，周围有红色火线，据此判断明火正在焚烧。根据卫星定位反算经纬度，工作人员锁定火情位置，立即通知当地消防现场管控。

　　电网山火监测系统利用的卫星有20余颗，平均距离地球达600公里。如此遥远的距离，如何实现准确监测？

　　“关键的奥秘就在通道中的数据处理。”徐勋建介绍，卫星摄像头既能获得影像信息，也能获得物体的光谱特征，红外、短波等波段可以提供极具价值的定量信息。

　　目前，电网山火监测系统已覆盖全国27个省市，每年春节、清明节前，为山火高发省份提供山火预测报告，指导灭火力量优化部署。

　　据介绍，国内下午时段突发山火较为频繁，而该时段我国没有红外遥感卫星过境。为了填补这个时段的空白，国网湖南电力防灾减灾中心正研制专门用于山火监测的卫星，预计今年发射，能够实现精度提升至百米以内，同时弥补下午时段空窗期，更好保障电网安全。