輸電線路運行檢修技術及故障預防

王洋

摘要：傳統(tǒng)輸電線路檢修方法難以提供準確性更高的風險指數(shù)，導致故障概率計算結(jié)果偏離實際值，影響輸電線路檢修?；诖耍恼卵芯炕跈C會約束輸電線路檢修計劃優(yōu)化模型的輸電線路檢修方法，通過機會約束TMSOP 模型設定風險指標，計算輸電線路故障分析的 2 級評估指標權(quán)重，結(jié)合機會約束 TMSOP 模型的模糊計算原理，分析各個部件的風險狀態(tài)，確定評估權(quán)重，并計算輸電線路故障概率;選取評估特征參量，建立重要性兩兩比較的判斷方程組，再建立輸電線路檢修等級，比較聯(lián)系度計算結(jié)果;按照故障嚴重程度設置檢修次序，實現(xiàn)基于機會約束 TMSOP 模型的輸電線路檢修，制定輸電線路檢修策略。

關鍵詞：輸電線路;檢修技術及故障

引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市用電量越來越大，而大規(guī)模發(fā)電裝置往往遠離負荷中心，需要長距離的電能輸送。為了降低電能傳輸中的損耗，一般會采用超高壓或特高壓輸電線路進行大負荷電能的輸送。架空輸電線路是目前最常用的輸電方式，一般多用于輸電走廊寬裕的地區(qū)，而對于輸電走廊緊張的城市，其適用性受到限制。而氣體絕緣金屬封閉輸電線路 具有輸電容量大、占地少、維護量小、環(huán)境影響小等顯著優(yōu)點，逐漸成為特殊環(huán)境下替代架空線路的首選。

1輸電設備檢修綜合風險分析

可以看出，設備自身風險和電網(wǎng)運行風險存在本質(zhì)差別。設備自身風險側(cè)重于設備故障損失，而電網(wǎng)運行風險則是設備故障跳閘所引起的電網(wǎng)運行損失。傳統(tǒng)綜合風險分析中所采用的加權(quán)綜合方法，難以完整的揭示兩類風險的影響程度，可能造成檢修計劃編制不盡合理。為此，提出一種基于設備故障率分級的綜合風險評價方法。與上述加權(quán)綜合方法相比，設備故障率分級的特點在于以故障率為標準，對設備進行分級，確定不同層級中設備主導性風險，從而避免簡單加權(quán)所導致的關鍵風險信息掩蓋問題。

2輸電線路繼電保護技術

2.1微分欠壓保護

高壓直流輸電線路的微分欠壓保護技術是通過采用電壓幅值水平、電壓微分數(shù)值對線路進行有效保護，高壓直流輸電線路的主保護、后備保護是其主要形式。通過 ABB、SIEMEN 方案分析可得出，微分欠壓保護技術主要是利用電壓水及電壓微分的測量數(shù)據(jù)作為實現(xiàn)的依據(jù)。微分欠壓保護技術在測定 20ms 的電壓微分定值上升延展過程中，如發(fā)生行波保護退出運行的情況，則此技術能用有效發(fā)揮其后備保護的作用。但與此同時，微分欠壓保護技術仍存在不少缺點，例如，耐過渡電阻性能有限及靈敏度較低等問題，因此，電網(wǎng)企業(yè)需加強微分欠壓保護技術的研究，有效解決其缺陷和問題。

2.2 行波暫態(tài)量保護

高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的反行波現(xiàn)象，將會對高壓直流輸電線路系統(tǒng)運行穩(wěn)定造成不利影響，因此，電網(wǎng)企業(yè)需采取有效的行波暫態(tài)量保護技術對高壓直流輸電線路進行有效保護，以此保障線路運行的穩(wěn)定性。行波暫態(tài)量保護可分為有通道行波保護及無通道行波保護，有通道行波保護又能夠分為行波電流極性比較式方向保護、行波幅值比較式方向保護、行波極性比較式方向保護、行波判別式比較式方向保護及行波差動保護?，F(xiàn)如今，電網(wǎng)企業(yè)通常采用ABB、SIEMEN 方案開展行波保護，在 ABB 方案中，電網(wǎng)企業(yè)通過地模波與極波的測量原理，對反行波圖變量進行有效檢測。同時，電網(wǎng)企業(yè)還能夠通過電流圖變量、微分啟動圖變量、用電壓圖變量等方式，在特殊情況下對其進行有效識別。SIEMEN 方案主要利用電壓積分原理對反行波實行保護措施，相較 ABB 方案，其抗干擾能力有所提升，但是啟動保護的速度則較為緩慢。兩種反行波保護措施在具體實施過程中也存在一定缺陷，如耐過渡電阻能力不理想、理論系統(tǒng)不嚴謹、整定依據(jù)缺乏等缺點。因此，電網(wǎng)企業(yè)需對其進行有效、完善地處理，在行波保護判斷過程中，應對故障線路通過不同電阻的電壓變量圖進行合理分析，制定有效的保護方案，同時，結(jié)合高壓直流輸電線路的實際運行狀況，選擇有效的行波保護措施，以此保障高壓直流輸電線路的安全穩(wěn)定。

2.3低電壓保護

高壓直流輸電線路低壓保護技術的主要作用是對電壓幅值水平的檢測，但是，其技術未能在高壓直流輸電線路工程中得到廣泛應用，其在繼電保護方面的研究、依據(jù)、原理等技術知識也較少被提及。極控低電壓保護技術及線路低電壓保護技術是當前電網(wǎng)企業(yè)最主要的兩種技術方式，相較線路低電壓保護技術，極控低電壓保護技術存在保護定值低，保護動作能夠?qū)е鹿收祥]鎖等特點。而線路低電壓保護技術則會在線路出現(xiàn)故障時，觸發(fā)其重新啟動程序，因此，線路低電壓保護技術在高壓直流輸電線路中的應用較為普遍。低電壓保護技術操作較為簡便，但是，其具有反應速度緩慢、整定依據(jù)不足、無法區(qū)分線路高阻故障及區(qū)外故障等明顯缺點，因此，在未來技術發(fā)展中，仍有大量問題需要得到有效解決。

2.4縱聯(lián)電流差動保護

通過使用雙、多端電氣量，有效保障線路故障時保護動作的絕對選擇性，是縱聯(lián)電流差動保護的技術原理。在高壓直流輸電線路的應用過程中，電網(wǎng)企業(yè)利用構(gòu)造差動判據(jù)及兩端加電流對線路進行保護，極易忽略高壓直流輸電線路分布電容的影響作用，導致差動保護的判據(jù)在暫態(tài)過程結(jié)束后才能成立。因此，縱聯(lián)電流差動保護技術的主要作用是切除高阻故障，有效延長確認故障后投入的時間，屬于高壓直流輸電線路中的后備保護[1]。

2.5制定輸電線路檢修策略

制定輸電線路檢修策略。選取故障特征參量，需要注意選擇的特征參量要綜合考量線路自身問題和外界影響因素，避免數(shù)據(jù)的片面性和單一性，同時為了達到檢修效果，選擇的特征參量需要具有代表性和針對性。根據(jù)現(xiàn)階段輸電線路分布區(qū)域可知，輸電線路多集中在人煙稀少、樹木繁茂的自然環(huán)境中，同時由于綠色生態(tài)保護手段推行下，此類地區(qū)中小動物活動頻繁，鳥類數(shù)量極多，活動范圍逐漸擴大，對輸電線路造成巨大威脅。根據(jù)以往統(tǒng)計資料，發(fā)現(xiàn)由于鳥類導致的線路故障次數(shù)位居第 3 位，因此，制定檢修策略時，使用的故障特征參量不能忽視該因素。而由于地理位置和自然環(huán)境的影響，輸電線路的自身設計也是引起線路故障的關鍵因素之一，復雜的線路連接導致輸電線路呈現(xiàn)交叉和高低起伏的狀態(tài)，會令部件加速老化，此類故障特征參量也不容忽視。在檢修輸電線路時，必須考慮雷擊跳閘這一問題，因為輸電線路大多在戶外高空，雷雨多的季節(jié)極易遭受雷擊，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。當前經(jīng)濟發(fā)展速度較快，重工業(yè)隨之發(fā)展，而排放的廢棄物中含有大量有害物質(zhì)，導致戶外絕緣子表面積污速率和積污量迅速增加，如出現(xiàn)降水，這些物質(zhì)又隨雨水腐蝕輸電線路表層[2]。

結(jié)束語

從輸電設備檢修綜合風險問題出發(fā)，提出了以故障率分級為主線的設備檢修優(yōu)化方法，該方法能夠保證緊急類設備盡早安排檢修，重要類設備以設備自身風險最小為目標優(yōu)化編制，一般類設備則根據(jù)電網(wǎng)剩余空間綜合考慮安排，實現(xiàn)了電網(wǎng)運行風險與設備自身風險的有機協(xié)調(diào)，對提升檢修計劃效益具有顯著作用[3]。

參考文獻：

[1]肖輔盛，羅艷，王庭剛，周智海.基于故障率分級的輸電設備檢修優(yōu)化方法[J].計算技術與自動化，2021，40（02）：36-40.

[2]吳英俊，潘杰鋒，楊平，丁北平，吳禮剛.基于機會約束TMSOP模型的輸電線路檢修方法[J].電力信息與通信技術，2021，19（06）：83-90.

[3]李浩原，王文娟，劉超，李文津，曾維雯，雷雨田.GIL-架空線混合輸電線路故障特性研究[J].四川電力技術，2021，44（03）：44-49.