配電網(wǎng)檢修優(yōu)化策略研究

肖凱成　喻楊

摘 要：當(dāng)前，配電網(wǎng)建設(shè)與管理是電力行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，從配電網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)看，其逐漸朝著大容量、高性能方向發(fā)展，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，檢修難度加大，因此在配電網(wǎng)管理和維護(hù)中著手在線檢修技術(shù)的推廣與應(yīng)用。在線狀態(tài)檢修技術(shù)以配電網(wǎng)設(shè)備和結(jié)構(gòu)為監(jiān)測(cè)中心，感知、判斷實(shí)時(shí)狀態(tài)與故障，支持配電設(shè)備參數(shù)異常的檢測(cè)與分析，有力地推動(dòng)了電力事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);檢修;優(yōu)化策略

中圖分類(lèi)號(hào)：TU711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2022）04--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.058

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)展提出的要求也逐漸嚴(yán)格，這對(duì)于我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。一方面，相關(guān)企業(yè)的發(fā)展規(guī)模在不斷擴(kuò)大;另一方面，電力的供電可靠性也要不斷加強(qiáng)。在完整的電力系統(tǒng)中，配電設(shè)備是十分重要的組成部分，配電設(shè)備更是重中之重，已成為現(xiàn)代社會(huì)中電力企業(yè)輸送電力的主要途徑。但是，結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析，10 kV配電設(shè)備在運(yùn)行中還存在很多問(wèn)題。

1 影響配電設(shè)備運(yùn)行的因素

1.1 外力因素

配電設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，大多是露天設(shè)置，往往要跨越線路設(shè)施或建筑物、天然植物等。此外，配電設(shè)備長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，在很大程度上加速了線路老化，導(dǎo)致其內(nèi)部絕緣容量逐漸下降，對(duì)運(yùn)行造成隱患。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市化建設(shè)的任務(wù)逐漸普及。越來(lái)越多的城市開(kāi)始提倡拆除舊建筑。在此期間，也將在很大程度上導(dǎo)致原有線路和斷層的破壞。

1.2 自然因素

配電線路分布廣泛，從城市到郊區(qū)，再到農(nóng)村地區(qū)。此外，許多配電設(shè)備也將放置在相對(duì)開(kāi)放的地方。惡劣天氣到來(lái)時(shí)將直接影響配電設(shè)備，使其絕緣容量逐漸降低，并在長(zhǎng)期的風(fēng)雨中埋下巨大的潛在泄漏隱患。如果不加以有效控制，真正發(fā)生泄漏事故，不僅會(huì)影響線路的運(yùn)行，還會(huì)造成巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。

2 配電網(wǎng)檢修策略要點(diǎn)

2.1 分類(lèi)

近年來(lái)，在電網(wǎng)企業(yè)不斷發(fā)展的背景下，企業(yè)關(guān)注層次更加多元化，既要關(guān)注初始投資成本，又要結(jié)合全生命周期構(gòu)建各種成本控制體系，以成本和效益為基本目標(biāo)，保持運(yùn)營(yíng)管理的有效性。目前，配電網(wǎng)狀態(tài)檢修主要分為以下兩類(lèi)：第一，停電檢修，分為A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi);第二，無(wú)停電維護(hù)，分為D級(jí)和E級(jí)。

2.2 維護(hù)策略

在配電網(wǎng)的維護(hù)中，不僅要注重維護(hù)水平，還要充分權(quán)衡具體的維護(hù)時(shí)間，評(píng)估其對(duì)維護(hù)成本的影響，確保差異化維護(hù)策略應(yīng)用和處理的基本水平，避免設(shè)備運(yùn)行不可靠的問(wèn)題，并通過(guò)相應(yīng)的分析方法和優(yōu)化處理策略，保持其綜合效益。

此外，維修方法的選擇和處理應(yīng)結(jié)合整數(shù)離散優(yōu)化分析方法完成。0代表選擇率維護(hù)，1代表維護(hù)，2代表更換。在整合優(yōu)化空間的同時(shí)，為服務(wù)器內(nèi)相同分布的設(shè)備壽命分布處理效果的優(yōu)化提供保障，并通過(guò)推導(dǎo)分析維修時(shí)間間隔，評(píng)估模型的可靠性趨勢(shì)。

3 故障原因分析

3.1 短路故障

短路的一般原因分為兩個(gè)方面：一是故障發(fā)生在短時(shí)間內(nèi)，通常是在開(kāi)關(guān)閉合時(shí);其次，它導(dǎo)致了永久性的失敗。總的表現(xiàn)是它未能成功切換。

10 kV線路的電路保護(hù)一般分為兩段或三段，即電流通過(guò)瞬間迅速分離，或在一定時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)，或電流通過(guò)保護(hù)等。這些情況之間的區(qū)別主要取決于電路的保護(hù)。如果電流是通過(guò)快速斷開(kāi)電流產(chǎn)生的，則可以判斷故障的位置通常是由兩條或三條線路的短路引起的，故障的位置通常是在干線或變電站附近。瞬時(shí)斷開(kāi)引起的保護(hù)措施瞬時(shí)電流較大，一般可達(dá)到最大限值[1]。

因此，一旦出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，對(duì)線路的影響極其嚴(yán)重，尤其是對(duì)線路上的電子元件或設(shè)備。常見(jiàn)的故障原因是雷擊。如果故障是由電流通過(guò)引起的保護(hù)措施引起的，在大多數(shù)情況下，某些非金屬位置存在短路。如果線路始終接地，則應(yīng)使用斷路器及時(shí)測(cè)試線路的每一端，以最終找到線路的故障位置。如果是短期接地故障，線路上的每個(gè)位置都可能有問(wèn)題[2]。

通?？梢钥吹降膯?wèn)題是：線路上的金屬短路、導(dǎo)線跳線斷開(kāi)引起的電弧、光隔離引起的線路斷開(kāi)，以及一些自然災(zāi)害引起的線路問(wèn)題。

3.2 接地故障

遇到暴雨、雷雨、大風(fēng)等嚴(yán)重自然災(zāi)害時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)短路、接地等問(wèn)題，如大風(fēng)導(dǎo)致樹(shù)倒、斷桿等。

當(dāng)春天來(lái)臨，第一場(chǎng)雨落下時(shí)，問(wèn)題往往會(huì)在這段時(shí)間發(fā)生。在一些粉塵污染嚴(yán)重的線路上，絕緣物質(zhì)和雜質(zhì)過(guò)多，造成損壞。

3.3 故障原因

線路上金屬引起的問(wèn)題包括：遇到暴雨、雷雨、大風(fēng)等嚴(yán)重自然災(zāi)害時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短路、接地等問(wèn)題，如大風(fēng)導(dǎo)致樹(shù)木倒下、電線桿斷開(kāi)等;線路問(wèn)題、斷線、短路和強(qiáng)風(fēng)引起的接地問(wèn)題導(dǎo)致的故障。

導(dǎo)線跳線斷開(kāi)引起的電弧最終導(dǎo)致短路問(wèn)題：線路因使用時(shí)間長(zhǎng)而出現(xiàn)損壞;由于線路上的金屬部分接觸不良引發(fā)短路火災(zāi)，最終導(dǎo)致線路斷開(kāi)。

跌落式熔斷器和隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電弧引起的短路問(wèn)題包括：跌落式熔斷器故障會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲管或電弧損壞，導(dǎo)致線路短路;對(duì)于長(zhǎng)期使用的保險(xiǎn)絲和開(kāi)關(guān)造成的損壞電弧，最終將顯示短路問(wèn)題[3]。

小動(dòng)物引起的短路故障包括：從熔斷器到變壓器的高壓線一般為裸導(dǎo)線，變壓器的接線和防雷裝置不加絕緣裝置;高壓配電室鼠害防治不到位，母線保護(hù)措施不夠;高壓線分線盒存在一定漏洞;電箱進(jìn)出口無(wú)孔洞處理。

線路在短時(shí)間內(nèi)的接地問(wèn)題包括：導(dǎo)線與漂浮物和樹(shù)木碰撞，導(dǎo)致單次接地;絕緣子表面會(huì)產(chǎn)生污染物。在雨天潮濕的環(huán)境中，此時(shí)會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，雨天過(guò)后這些問(wèn)題就會(huì)消失。

線路上的永久性問(wèn)題包括：外部物質(zhì)造成的損壞;線路上的開(kāi)關(guān)和隔離器因長(zhǎng)期使用導(dǎo)致老化;線路防雷引起的爆炸一般多發(fā)生在雷暴季節(jié);雷雨季節(jié)也會(huì)造成線路導(dǎo)線故障;由于復(fù)雜的沖擊導(dǎo)致電路的絕緣位置出現(xiàn)故障，此類(lèi)問(wèn)題通常發(fā)生在沿海地區(qū)。

4 配電網(wǎng)檢修策略的實(shí)施

4.1 掌握配電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)初始狀態(tài)

在引入在線狀態(tài)檢修技術(shù)前，應(yīng)先探明配電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的最初狀態(tài)，通過(guò)檢修前后的對(duì)比，才能更好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以初始狀態(tài)參數(shù)的獲取與分析指導(dǎo)配電網(wǎng)系統(tǒng)的完整建構(gòu)。

在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、招標(biāo)訂貨及施工建設(shè)等初始項(xiàng)目中，要求運(yùn)維人員認(rèn)真分析配電網(wǎng)初始運(yùn)行情況，加強(qiáng)審核把關(guān)，掌握配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)功能特性，明確其運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)。前期工作的準(zhǔn)備到位，可使配電網(wǎng)在線狀態(tài)檢修技術(shù)的開(kāi)展有扎實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

4.2 建立優(yōu)化模型

如果是分析配電網(wǎng)設(shè)備故障率，要利用等劣化率作為重要的參考依據(jù)，要保證各個(gè)檢修時(shí)間盡量在間隔區(qū)間完成工序。在檢修計(jì)劃被安排后，兩次檢修之間的時(shí)間間隔要避免重復(fù)，匹配微積分思維調(diào)整相應(yīng)的模型。在建立函數(shù)圖形時(shí)，要結(jié)合無(wú)窮小量的計(jì)算，然后消除，建立一個(gè)統(tǒng)計(jì)分析的計(jì)算單元。

結(jié)合實(shí)際檢修過(guò)程和要求，完善檢修行為。確定檢修等級(jí)后，要保證檢修行為間隔的倍數(shù)作為實(shí)際的檢修周期間隔內(nèi)容，保證離散性較小，將檢修間隔的長(zhǎng)度控制在允許參數(shù)要求連續(xù)變化范圍內(nèi)，為檢修間隔不相等問(wèn)題的解決提供保障。

配電網(wǎng)檢修中，制定有效的檢修計(jì)劃非常關(guān)鍵。匹配最小檢修間隔時(shí)間，然后結(jié)合其具體參數(shù)在規(guī)劃年限內(nèi)完成檢修工作，確保能符合設(shè)備狀態(tài)檢修的基本需求。例如，如果是將不檢修的行為設(shè)置為最低等級(jí)檢修行為，則在C級(jí)以下的檢修內(nèi)容也要結(jié)合分析方法進(jìn)行行為周期的校對(duì)，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析運(yùn)行參數(shù)，綜合考量檢修周期內(nèi)各個(gè)檢修行為的故障率變化，保證綜合管控效果[5]。

4.3 做好狀態(tài)檢修工作

工作人員要根據(jù)10 kV配電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)以及產(chǎn)生的運(yùn)行問(wèn)題、維護(hù)問(wèn)題或檢修問(wèn)題，制定相應(yīng)的檢修方案，保證方案科學(xué)合理，具有較高的可行性。同時(shí)，工作人員要根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)及案例，為10 kV配電設(shè)備制定緊急維護(hù)預(yù)案。在檢修工作中可能會(huì)遇到的一些問(wèn)題和障礙，要做好全面的準(zhǔn)備工作，盡量將風(fēng)險(xiǎn)或問(wèn)題控制在有限范圍內(nèi)。

在現(xiàn)代社會(huì)，越來(lái)越多的新型技術(shù)、新型設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)在配電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)等工作中。例如傳感器就是比較有代表性的一種設(shè)備。在10 kV配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作中，工作人員可通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)線路及相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行情況，如果發(fā)現(xiàn)其存在問(wèn)題，傳感器可自動(dòng)將數(shù)據(jù)及其他參數(shù)傳輸?shù)焦ぷ魅藛T客戶端，由工作人員及時(shí)處理，將問(wèn)題扼殺在搖籃中。如果10 kV配電設(shè)備處于一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的城市，工作人員可將狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)化為帶電檢修，提高檢修效率。

4.4 使用有效的在線檢測(cè)技術(shù)

在不同檢修場(chǎng)景應(yīng)使用不同的檢修技術(shù)，檢修人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，靈活選擇在線檢修技術(shù)，必要時(shí)可以靈活組合使用多種在線檢測(cè)技術(shù)。例如，利用紅外線熱像儀探測(cè)物體表面輻射情況時(shí)，相關(guān)人員需基于輻射接收情況繪制輻射能量密度分布圖，觀察密度分布情況，了解物體的紅外熱具體分布趨勢(shì)，推測(cè)特定位置的溫度，輔助故障識(shí)別，探明缺油風(fēng)險(xiǎn)、受潮風(fēng)險(xiǎn)等，以故障的精準(zhǔn)判斷指導(dǎo)檢修作業(yè)。

使用微氣象在線監(jiān)測(cè)，可以準(zhǔn)確獲知配電網(wǎng)系統(tǒng)局部區(qū)域設(shè)備運(yùn)行情況，獲得設(shè)備運(yùn)行中對(duì)應(yīng)的風(fēng)速、溫度、濕度等參數(shù)，方便檢修維護(hù)人員制定可靠的防護(hù)舉措應(yīng)對(duì)惡劣天氣，減少配電網(wǎng)事故發(fā)生。使用桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)監(jiān)測(cè)塌陷區(qū)桿塔的傾斜情況，定期分析其傾斜度，判斷其傾斜等級(jí)，及時(shí)發(fā)出安全警告，并通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將結(jié)果反饋給檢修人員，幫助檢修人員制定完善的修復(fù)加固方案，真正做到配電網(wǎng)運(yùn)行管理中的防患于未然[6]。

使用在線檢測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)明確技術(shù)應(yīng)用限制，合理規(guī)避使用風(fēng)險(xiǎn)。如非接觸紅外線診斷有一定的使用局限，基于環(huán)境對(duì)技術(shù)運(yùn)用的波動(dòng)影響，使用該檢測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)關(guān)注不同設(shè)備散熱、傳熱條件下測(cè)得的發(fā)熱點(diǎn)相對(duì)環(huán)境溫度溫升的誤差，避免誤導(dǎo)熱缺陷的判斷。

檢測(cè)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到該檢測(cè)技術(shù)還局限于設(shè)備表面溫度的獲取，設(shè)備內(nèi)部的過(guò)熱點(diǎn)分析還較為困難，利用紅外診斷技術(shù)分析紅外圖譜定性時(shí)，要綜合考慮這些特殊情況并合理規(guī)避不良影響。在線檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)與深入應(yīng)用，可為配電網(wǎng)配電設(shè)備檢修提供技術(shù)支持，輸出真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，作為運(yùn)維管理的依據(jù)[7]。

4.5 整合日常運(yùn)維工序

除了從技術(shù)層面提高狀態(tài)檢修技術(shù)方案的合理性和規(guī)范性，還要匹配相應(yīng)的運(yùn)維管理流程。

科學(xué)規(guī)劃配網(wǎng)建設(shè)的具體內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行環(huán)境的優(yōu)化發(fā)展，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式明確其負(fù)載率參數(shù)、線路配變重載內(nèi)容等，提高可靠性。

維持運(yùn)維管控效率，制定年度狀態(tài)運(yùn)維檢修規(guī)劃，保證作業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)切實(shí)可行，維持運(yùn)行狀態(tài)檢修維護(hù)工作的綜合水平，提高設(shè)備的綜合應(yīng)用效率。

科學(xué)管理配網(wǎng)的對(duì)應(yīng)內(nèi)容，不僅要對(duì)信息資料進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，而且要充分重視資源的合理性利用，堅(jiān)持運(yùn)行管理的標(biāo)準(zhǔn)性。同時(shí)，要全面提高人員的基本素質(zhì)，借助崗位激勵(lì)機(jī)制，確保檢修維護(hù)人員充分應(yīng)用狀態(tài)檢修機(jī)制，保證檢修工序和效果最優(yōu)化。

4.6 合理搭配檢修方式

檢修10 kV配電設(shè)備時(shí)，要更新技術(shù)檢測(cè)方式，例如，重組原有的維修模式。一方面，將信息傳輸技術(shù)與數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，保證變電站二次設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效采集。另一方面，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)管理中心，合理配備設(shè)備維護(hù)方案，確保變電站二次設(shè)備的維護(hù)能在最短時(shí)間內(nèi)完成，減少因停電造成的不利影響。

同時(shí)，要加強(qiáng)維修人員技術(shù)水平的培養(yǎng)。變電站二次設(shè)備維護(hù)工作必將朝著信息化、智能化方向發(fā)展。在這一過(guò)程中，各種先進(jìn)技術(shù)需要不斷融合。

為保證狀態(tài)檢修結(jié)果的準(zhǔn)確性，各種檢修設(shè)備需要配套使用。技術(shù)人員對(duì)新設(shè)備的掌握程度直接影響到維修工作的質(zhì)量，因此電力企業(yè)應(yīng)以培養(yǎng)二次設(shè)備維修復(fù)合型人才為目標(biāo)，為配電維修方案的順利實(shí)施提供人才保障。

5 結(jié)語(yǔ)

在線狀態(tài)檢修技術(shù)有諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其推廣與應(yīng)用是必然趨勢(shì)，在配電網(wǎng)的設(shè)備管理、電力運(yùn)維管控中引入在線狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行。

在線狀態(tài)檢修技術(shù)作為一種相對(duì)先進(jìn)的綜合性檢修技術(shù)，對(duì)應(yīng)著檢修維護(hù)的新模式。做好技術(shù)推廣，將促進(jìn)設(shè)備檢修維護(hù)的高質(zhì)與高效，推動(dòng)供配電企業(yè)實(shí)現(xiàn)集約化、規(guī)范化、自動(dòng)化發(fā)展，更好地提高配電網(wǎng)運(yùn)行水平。

通過(guò)系統(tǒng)研究配電網(wǎng)在線狀態(tài)檢修技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、技術(shù)要點(diǎn)和操作流程，推動(dòng)在線狀態(tài)檢修技術(shù)的推廣與應(yīng)用，使其在配電網(wǎng)運(yùn)維管理中真正發(fā)揮價(jià)值。

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