“在最关键、最吃紧的时刻，长沙理工大学极速驰援，为抗洪抢险救灾工作注入了强劲力量。”2024年9月，资兴市特大暴雨灾害救援结束后，郴州市委向长沙理工大学送上一封感谢信，感谢学校科研团队在消除隐患、保证通行、安全通达、恢复电力等方面作出的贡献。

全国政协委员、长沙理工大学电气与信息工程学院常务副院长杨洪明告诉政协融媒记者，电网防灾减灾全国重点实验室相关科研成果，在资兴救灾过程中得到了积极应用。

设在长沙理工大学的电网防灾减灾全国重点实验室配电网真型试验场。政协融媒记者 闫利鹏摄

防火除冰有高招

走进长沙理工大学云塘校区，只见数十根20多米高的水泥电线杆，8根一排整齐排列，半空中密密麻麻架设着电线，地面上整齐摆放着各种电力设备，场景颇为壮观。

这里是电网防灾减灾全国重点实验室配电网真型试验场，是世界上最大规模10kV真型试验场之一，包括室内约1800平方米的10kV开关站和低压供电系统，室外约6000平方米的架空线路、电缆线路、配电台区和配电自动化设备。

杨洪明介绍，中压配电网和低压供电网的各种试验，以及接地故障引发的触电和起火处置技术试验等，都可以在这里进行。

2023年4月，依托于国网湖南省电力有限公司与长沙理工大学共建的电网防灾减灾国家重点实验室获批成立，是国内唯一一家以输变电设备防灾减灾为研究方向的国家重点实验室。实验室搭建了国家级电网防灾减灾技术研发平台，主要开展覆冰、山火、地灾、台风、暴雨、雷电等电力气象灾害发生机理、监测预警、风险评估、主动抑制、高效防治等方面技术研究和成果转化应用。

实验室内，巨大的电子显示屏展示着自主研发的山火监测系统。这一系统以算力为基础，构建大模型，采用卫星定位技术，对电网线路开展监测，实时接收红外照片，工作人员通过判断红外照片中的异常亮温点，进行山火判识以后，发出警告信息。

2024年湖南电网遭受了4轮覆盖范围广、持续时间长、局地强度大、现实破坏力强的低温雨雪冰冻灾害，但省内未发生大面积断电，这背后源于实验室的“黑科技”——电网覆冰的精准预警和高效融冰。

输电线路须跨越高山、峡谷、河流等复杂地形，不同海拔，气候也不尽相同，往往山下晴天，山上大雪，气温也更低，对预测精准度提出了更高的要求。

淋喷装置模拟冻雨，灯光模拟日照……工作人员介绍，实验室搭建了人工气候模拟实验室，模拟输电设备在真实野外覆冰从增长到消融全过程，收集的大量实验数据，应用到实际覆冰预测当中，目前可预测未来3至7天覆冰情况。对于地形比较复杂，常年容易出现覆冰的区域，则采取高精度预测。两年来，实验室电网覆冰预测系统准确预测了全国数十次电网覆冰灾害。

输电线路覆冰后如何除冰，又是一大难题。记者了解到，过去采用的是振动除冰手段，不仅效率低而且还会对线路造成损伤。为此，实验室自主研发了系列直流移动式智能融冰装置，不仅覆盖全电压等级，而且在1小时之内能融化上百公里的电网线路覆冰。

2024年雨雪冰冻期间，多个电网公司采用该实验室自主研发的融冰装置，开展直流融冰300多次。目前，该装置已实现产业化，应用于湖南、云南、贵州等冰雪灾害高发区。

此外，实验室开发的不停电灭火技术，以及地面移动式、直升机载、无人机载灭火装备等，助力全国各地累计扑灭输电线路附近山火2000多起、扑灭森林大火20余起，有效避免了输电线路因山火跳闸事故的发生。

依托特高压试验大厅、污秽电源大厅、800万亿次/秒超级计算系统、户外自然灾害试验场、储能安全电池检测平台等国际领先的试验研究条件，实验室先后攻克了电网防冰、配网防雷、高效灭火剂等核心关键技术，系列电网防灾减灾成果在全国31个省份得到广泛应用，并推广至欧美国家。

“实验室已经形成了‘产学研用’一体化的发展模式，有力支撑了国家自然灾害防治体系的建设。”长沙理工大学电气与信息工程学院院长、电网防灾减灾全国重点实验室主任陆佳政表示。

输电线路除冰检修机器人。长沙理工大学宣传部供图 

机器人上岗高空检修

电力检修“空中飞人”的惊险画面，很多人都在电视中见过。

高压、高空、高温、低温等极端环境下，电力工人在数十米高空中，腰悬安全绳，脚踩高压线，工作难度大、危险性高。

如今，这项工作可以交给电网防灾减灾全国重点实验室自主研发的电力特种机器人。

2024年6月，国网湖南超高压输电公司在全国首次完成带电作业机器人自主上下线高空检修。

在实验室，记者见到了这款机器人。“机器人已自主上线，即将行驶至故障位置并开展现场作业……”随着一声语音播报提醒，约0.6米高的机器人行驶至电线杆下方，借助无人机搭建的柔性轨道，像乘电梯一样爬升到高空作业位置，无需人工搬运上线，平稳又便捷。

机器人在高空导线上行走，遇到防振锤等通行障碍，会智能规划越障方式，利用强壮的机械手臂支撑，跨越障碍。

应对不同作业场景，机器人通过图像采集，传输检修信息至操作员手上的操控器，输入指令后，机器人使用机械臂快速执行作业任务，能在高空自主更换功能手，配合运输舱传递工具、材料，在销钉补装、异物清除、防振锤更换等任务中游刃有余。

“人工完成带电检修任务，通常需要8个人配合，开展三四个小时的作业。依靠机器人仅需1名无人机操作手、1名机器人操控手就可以完成作业，还避免了人员穿着厚厚的屏蔽服登塔，作业时间减少了50%。”实验室工作人员介绍。

该机器人项目拥有19项发明专利，取得了机器人复杂机构设计、环境感知探测、自主协调控制、强电磁防护、带电作业等系列关键技术突破，获得湖南省科技进步一等奖。相关成果已在国电投、大唐、华能、国家能源等发电集团的30多个电厂和国家电网、南方电网的20多个供电局推广应用。

电网防灾减灾全国重点实验室工作人员在特高压试验大厅操作设备。政协融媒记者闫利鹏摄

攻关系列核心技术

“按照推动科技同经济深度融合的要求，实验室的研发方向紧跟市场需求。”杨洪明表示，近年来，长沙理工大学和国网湖南电力密切合作，破解了一个又一个行业“症结”。

针对配电网过去长期存在的设备利用率低，不经济、不可靠的问题，经过产学研用联合攻关，实验室研发了智能配电网复合式自愈控制软件系统和成套关键技术设备，实现了供电可靠性99.999%，年平均停电时间小于5.2分钟，广泛应用于湖南、广东、河北等100余个城市配电网工程。

聚焦中压配电网存在的触电、起火、停电、过电压四大行业痛点，实验室首创中性点经电压源柔性接地成套装置，实现接地故障可靠消弧与可恢复性故障的不停电自愈，已在浙江、湖南、云南等9个省份规模化应用。

目前，实验室与清华大学、美国橡树岭国家实验室等机构建立联合实验室，牵头制定电网防山火国家标准3项。

按照规划，实验室将深化“一带一路”沿线国家的防灾合作，计划建设灾害模拟大科学装置，并启动百万伏特高压线路抗灾能力提升攻关项目，力争在2030年前实现电网重大灾害可防可控的技术突破。

杨洪明介绍，按照国家加快构建新型电力系统行动有关要求，科研团队正努力攻克风力发电机叶片防雷防冰、锂离子电池储能系统灭火、新能源电力系统宽频振荡分析与控制等关键核心技术。

 文 | 政协融媒记者 许望桥