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電表:身邊的新型地震預警終端

時間:[2019-11-07 ] 信息來源:經濟日報
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  我國有大面積國土處于地震頻發的地震帶上,加強地震防范十分必要。如果在地震來臨前的數秒或數十秒,家用電表能發出頻率不同的尖銳警報,提示民眾迅速應對——這短暫的時間,將成為減少地震傷亡的黃金窗口。

  對此,我國研發實施了變電站地震在線監測系統,致力于在電網系統開展地震預警,并探索向關鍵電力設施提供地震預警信號的同時,也可向電力用戶提供地震預警服務。

  一直以來,地震預警作為減輕地震災害的重要途徑備受關注。早在上世紀,地球物理學家研究發現,地震波在地層中的傳播速度總體在8000米每秒以內,而破壞性強的橫波和面波傳播速度在5000米每秒以內。一次地震事件中,距離震中由近及遠的區域受到地震波及的時間也依次推延。在震中附近監測到地震發生后,以超過地震波傳播速度向尚未波及的地方發出預警信號,就能實現有效預警。得益于現代數字強震儀與通訊技術的發展,地震預警技術已經成為現實。與基于地震前兆的地震預測技術相比,如觀測地應力、地磁和大地電阻率等,基于強震觀測的地震預警技術實際上采用的是“跑”贏地震波的方式提供預警,原理上具有更高可靠性。

  研究表明,3秒的預警時間可供室內人員找到庇護、樓外人員避開建筑,進而減少14%以上的傷亡;10秒的預警時間可供部分人員跑出樓外找到庇護,進而減少39%以上的傷亡;60秒的預警時間更可以將傷亡減少95%。

  電網是地震生命線工程重要的組成部分。現代生活高度電氣化,電網系統的地震損害不僅帶來嚴重經濟損失,還將嚴重影響震區的抗震救災和生產生活恢復。因此,在電網系統開展地震監測與預警對提升電網的地震韌性具有重要意義。

  與此同時,電網系統開展地震預警具有較大技術優勢。首先,電網的分布與地區國民經濟的分布高度重合,電網密度大的區域也是地震預警需求大的區域。因此,在電網的變電站中設置地震預警系統的監測站點,可以在發揮最大效益的同時減少地震監測站點選址和基建的成本。其次,在地震預警系統中,監測站點、數據中心和通訊系統的良好維護是系統在關鍵時刻發揮作用的重要前提。而我國電網系統基礎設施維護完善,供電可靠率達99.9%。因此,在變電站設置監測站點并通過電網已有通訊系統開展預警系統通訊,具備實現高可靠性的有利條件。

  更為重要的是,智能電表的普及為電網地震預警系統服務民眾提供了便捷終端,能更充分發揮預警系統的社會價值。智能電表作為預警終端,不僅可以發出聲光報警信息,還可以實現預警信號與應急操作的聯動。例如,預警信號到達時,智能電表輸出的控制指令可以讓正在運行的電梯在就近安全位置自動停靠,防止人員被困電梯內;可以讓小區燃氣自動切斷,防止震后火災發生;可以讓振動敏感的生產線自動“剎車”,防止關鍵設備受損和產品報廢,等等。

  而在實現方式上,需遵循科研、試點再實際應用的步驟實施電網地震預警。科研階段需確立變電站地震監測點設置方法,試點階段需考察地市級電網是否是開展地震預警系統試點的合適選擇。依據基于強制觀測的地震預警原理,距離震中20千米至200千米范圍內是地震預警效果最佳的區域范圍。最后,在地市級電網成功實踐的基礎上,將電網地震預警技術推廣至區域電網,這項技術將真正實現提升社會防災能力的目標。(作者李 圣 單位:中國電力科學研究院有限公司)

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