电表：身边的新型地震预警终端
中国电科院在临沂特高压站试点应用了地震监测系统。图为安装于主变压器设备的地震监测站点。
（资料图片）
我国有大面积国土处于地震频发的地震带上，加强地震防范十分必要。如果在地震来临前的数秒或数十秒，家用电表能发出频率不同的尖锐警报，提示民众迅速应对——这短暂的时间，将成为减少地震伤亡的黄金窗口。
对此，我国研发实施了变电站地震在线监测系统，致力于在电网系统开展地震预警，并探索向关键电力设施提供地震预警信号的同时，也可向电力用户提供地震预警服务。
一直以来，地震预警作为减轻地震灾害的重要途径备受关注。早在上世纪，地球物理学家研究发现，地震波在地层中的传播速度总体在8000米每秒以内，而破坏性强的横波和面波传播速度在5000米每秒以内。一次地震事件中，距离震中由近及远的区域受到地震波及的时间也依次推延。在震中附近监测到地震发生后，以超过地震波传播速度向尚未波及的地方发出预警信号，就能实现有效预警。得益于现代数字强震仪与通讯技术的发展，地震预警技术已经成为现实。与基于地震前兆的地震预测技术相比，如观测地应力、地磁和大地电阻率等，基于强震观测的地震预警技术实际上采用的是“跑”赢地震波的方式提供预警，原理上具有更高可靠性。
研究表明，3秒的预警时间可供室内人员找到庇护、楼外人员避开建筑，进而减少14%以上的伤亡；10秒的预警时间可供部分人员跑出楼外找到庇护，进而减少39%以上的伤亡；60秒的预警时间更可以将伤亡减少95%。
电网是地震生命线工程重要的组成部分。现代生活高度电气化，电网系统的地震损害不仅带来严重经济损失，还将严重影响震区的抗震救灾和生产生活恢复。因此，在电网系统开展地震监测与预警对提升电网的地震韧性具有重要意义。
与此同时，电网系统开展地震预警具有较大技术优势。首先，电网的分布与地区国民经济的分布高度重合，电网密度大的区域也是地震预警需求大的区域。因此，在电网的变电站中设置地震预警系统的监测站点，可以在发挥最大效益的同时减少地震监测站点选址和基建的成本。其次，在地震预警系统中，监测站点、数据中心和通讯系统的良好维护是系统在关键时刻发挥作用的重要前提。而我国电网系统基础设施维护完善，供电可靠率达99.9%。因此，在变电站设置监测站点并通过电网已有通讯系统开展预警系统通讯，具备实现高可靠性的有利条件。
更为重要的是，智能电表的普及为电网地震预警系统服务民众提供了便捷终端，能更充分发挥预警系统的社会价值。智能电表作为预警终端，不仅可以发出声光报警信息，还可以实现预警信号与应急操作的联动。例如，预警信号到达时，智能电表输出的控制指令可以让正在运行的电梯在就近安全位置自动停靠，防止人员被困电梯内；可以让小区燃气自动切断，防止震后火灾发生；可以让振动敏感的生产线自动“刹车”，防止关键设备受损和产品报废，等等。
而在实现方式上，需遵循科研、试点再实际应用的步骤实施电网地震预警。科研阶段需确立变电站地震监测点设置方法，试点阶段需考察地市级电网是否是开展地震预警系统试点的合适选择。依据基于强制观测的地震预警原理，距离震中20千米至200千米范围内是地震预警效果最佳的区域范围。最后，在地市级电网成功实践的基础上，将电网地震预警技术推广至区域电网，这项技术将真正实现提升社会防灾能力的目标。
（作者单位：中国电力科学研究院有限公司）
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