臺灣「亮」起來 智慧資訊系統防災

668期

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日新月異的資訊科技,已廣泛應用於政府部門及民間各項業務,尤其防、救災講求效率,在分秒必爭的狀況下,懂得掌握及運用資訊科技便可聰明防災。

台電基於「防災重於救災,離災優於防災」的天然災害防救原則,運用災害應變管理系統(Disaster Prevention Management System,DPMS)資訊平台及導入國外先進的落雷監測系統,整合大數據分析,平時可做災害模擬演練系統,災害發生時,有助於判讀電力故障區域及預測災損狀況,進一步作調度修復工作,大幅降低災情擴大及事故發生機率,以保障民眾良好供電品質。

防護系統E化 全面啟動

台電緊急應變機制早期較為土法煉鋼,採電話詢問加上傳真方式,陸續從區營業處蒐集各地的災損情形,再一一匯整建立電子檔傳送至中央災害應變中心,但萬一電話線路中斷,就相當棘手。

後來受到國際間重大災害影響,例如日本311大地震,造成電力系統嚴重毀損,台電警覺到E化程度不足,便開始著手更新系統,運用高科技掌握災害現場的即時資訊,搶得防、救災先機。在高層支持下,民國104年升級為智慧型緊急應變中心,同仁更自行研發「災害應變管理系統」,針對複合性災害做更精準的研判,提供更精確的數據作為決策依據。

以往災害發生,台電總管理處需臨時調度會議室供緊急應變小組使用,各單位需自行搬電腦進駐緊急應變中心,再串接網路線,環境非常克難。智慧型緊急應變中心設置後,空間明亮寬敞,並備有4台50吋電視牆、3組150吋投影螢幕及單槍投影、以及46個搭配電腦的座位等,設備更健全且具人性化設計,提供視訊及24小時待命,運用集中的資料庫,隨時可啟動任務。

電力調度處災防應變組林昭琦組長說,自導入災害應變管理系統平台後,資料可進行跨單位共享,各區處同仁只要登入系統,就能直接鍵入災損資料,每5分鐘更新一次,災情回報時間縮短許多。同時,還結合地理資訊管理系統(Geographic Information System,GIS),以前停電戶數只統計到縣市,現在連村里的資料也能掌握,精確度更高。現場搶修人員也可透過「行動版災害應變APP」,即時發布、上傳及查看災情實況,包括機組運轉監控、氣象水情、即時停電統計、各項災情統計等,透過手機即可完成,大大提高應變效率。

「民眾對停、復電要求越來越高,我們都儘快搶修復電。」電力調度處吳士襄處長以勘災為例,現場人員只要用手機拍照回傳,系統就會透過GPS定位,將災害發生地點與照片、停限電分布情形,一一呈現在系統上,有利搶修資源調度。如過去只能透過電話口述,無法得知具體災損,就算現場拍照,也得回區營業處才能傳真,一來一往浪費寶貴的搶修時間。

高科技可發揮之處不僅於此,還可運用大數據分析,提前防範可能的災情擴大。配電處運轉維護組徐進福組長秀出手機,顯示民國83至96年常見颱風路徑與侵臺最高停電戶數統計圖,在大數據協助下,每當有新颱風侵襲,台電會找出歷年路徑相似的颱風及造成的停電戶數、倒塌電桿等災損紀錄,預測可能災害損失,以及應變區域大致分布範圍,提前通知各區處準備相關設備,如抽水機、發電機、維修材料及機具等,「曾經在哪跌倒,就要趕快爬起來,提前預備兵力及資源。」徐組長說。

台電更透過每年實戰演練,檢視同仁的應變能力,每年主題不一,地震、颱風是基本內容,也曾演練過大型的複合性災害事件。依災害應變作業準備,各單位派員進駐緊急應變中心,指揮官說明災情狀況,檢查災害應變管理系統並完成連線登入,包括災害訊息發布,颱風名稱、警戒範圍及最新消息等;同時確認各單位緊急應變中心聯絡資料及登入情況,各地區單位鍵入災情狀況,速度及正確性未達要求之單位,則提出檢討及改善措施,如此高標準的要求,都是為了防患未然,以保障全臺供電萬無一失。

落雷監測系統降低雷害事故

雷擊是一種自然現象,它能釋放出巨大的能量,但也具有強大的破壞力。無預警的雷擊不但可能造成饋線跳脫,更可能造成設備損壞以及人力資源的消耗,甚至還可能因此造成變電箱爆炸失火,導致更大的損失。根據統計,在民國88至106年的台電輸電線路事故中,約46%是雷害所造成。為了減少雷害,台電綜合研究所引進「落雷偵測系統」並建立「閃電大數據資料庫」,希望運用最新科技偵測雷擊及預知落雷,將雷害事故降到最低。

台電綜合研究所資深研究專員陳健賢說明,「落雷監測系統」是台電於78年引進國內,當時主要是針對『雲對地落雷』作偵測;92年啟用了新一代更精密的「整合型落雷偵測系統」後,更可同時偵測「雲中放電」和「雲對地落雷」。此一監測系統只需利用2個偵測站的偵測天線,就可精準地預測打雷的時間、經緯度及電流大小等;天線放置在微波鐵塔上時,偵測距離可達150~200公里。「目前在林口、吉山、明潭、烏山頭、獅子山、鶯子嶺、花東和成功等地共有8個偵測站,只要在臺灣上空打一個雷,至少有5、6個站都會捕捉到打雷的相關數據,並能在3秒內將數據處理傳送完畢,準確率高達95%。」

當利用「落雷監測系統」來偵測、預先判讀閃電和雷雨胞進行的速度與方向,以及雷雨何時會抵達某個供電轄區,就可預先對特定的輸電線路進行電力調度。例如南部科學園區之高雄園區的工業用電屬台電「高雄區域調度中心」的調度範圍,當雙回路供電的兩條輸電線路,其中一條被雷打中會造成電壓驟降,將造成園區廠房嚴重的損失。

所以「落雷監測系統」若偵測到高雄園區附近某條線路即將被雷擊中,高雄區域調度中心就會趕快進行調度,把線路暫時操作切離,一旦遭受雷擊,工廠的設備就不會因電壓驟降而造成損壞。

閃電大數據分析提供最佳雷擊防護對策

電桿或高壓鐵塔常見到一串串白色瓷碗造型的物體,那是用來支撐電線、隔離輸電線與鐵塔,作為絕緣之用的「絕緣礙子」。陳研究專員特別提到:「雷打到鐵塔之所以會造成問題,大部分是因為絕緣礙子遭到雷擊,發生電壓閃絡,造成系統瞬間接地故障。」

從95年起,台電開始運用「閃電大數據分析–雲對地資料庫」來分析全臺的落雷地點,建立「各級輸電電網雷害分布圖」,篩選出哪幾座鐵塔的雷害最嚴重、最需要去注意的重點項目。該針對架空地線還是絕緣礙子的部分進行加強?抑或是接地電阻的問題?分析之後,維護人員就可有針對性地去改善相關設施。

此外,因輸電線路遭受雷擊造成科學園區的工廠供電電源發生電壓驟降,導致製程機台的跳機,復機所需時間有時長達10餘小時,例如上回龍潭科學園區接近變電所附近的輸電線路遭受雷擊,電壓就降到原來的46%,嚴重影響園區廠房的運作。所以,除了一般輸電線路的雷擊防護之外,台電已針對科學園區內層輸電線路防雷措施進行改善,並對第二層輸電線路防雷措施研擬改善中,以及早作好防護、預防雷害,提升供電品質。

線路避雷器降低電壓驟降機率

陳健賢進一步說明,劇烈天氣變化後,閃電的位置常會改變,以前未發生的狀況都會發生,針對科學園區的供電問題,台電也會根據「電網雷害分布圖」找出雷害較嚴重的鐵塔,在其礙子的兩端加裝「線路避雷器」,如此即便遭受雷擊,可大大降低發生電壓驟降或忽然斷電的機率。此外,如果礙子本身很乾淨,則絕緣性佳,能承受較大的雷擊而不發生故障,但秋冬季節東北季風逆時針旋轉將海水往西部吹,海風中的鹽分附著到鐵塔的礙子上,會降低礙子的絕緣效果,如此即便是強度較低的雷擊,也足以讓礙子失靈造成輸電雷害事故。所以近年來台電還利用「鹽害分布圖」,針對各地區不同的鹽害程度,選用適當材質的礙子以確保輸電線路安全及供電品質。例如聚合物材質礙子因潑水性好,鹽分不易附著,就適合裝設在污染較嚴重地區的鐵塔上絕緣。

以具體成效來看,100~103年時,臺灣每年的輸電雷害事故平均130次,104年開始利用「落雷系統」及「閃電大數據分析—雲對地資料庫」的預測來進行區域電力調度,再加上「線路避雷器」的避雷效果,再統計104~106年間輸電雷害已下降31% 至平均90.16次。顯見善用最新科技,的確可提升防災成效!

台電先進系統的廣泛應用

去(106)年815大停電後,台電在官網上增設停限電資訊揭露平台,倘若發生類似狀況,可透過災害應變管理系統,彙整出預計停電的區域,再將資料上傳至官網供民眾查詢。今(107)年5月,台電更申請「災防告警細胞廣播服務(Cell Broadcast Service,CBS)」,連線國家災害防救科技中心,日後實施緊急分區輪流限電,會透過國家災害防救科技中心平台,使用CBS服務傳送訊息至用戶手機,提醒民眾注意。

防災如作戰,先進資訊設備應用與大數據分析,讓台電在災害防治與救災方面,屢屢打出漂亮的一仗,在最短時間內復電,不負達成全臺穩定供電的使命!

閃絡現象(Flashover Effect)

指在高電壓作用下,氣體或液體介質沿絕緣表面發生的破壞性放電,此稱為閃絡電壓,閃絡通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過熱造成炭化,損壞表面絕緣的現象稱為閃絡現象。

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