輸電線路及變電站檢修運(yùn)行方式研究

鄭增輝 段秀凱 宋守祥

（國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司）

0 引言

輸電線路和變電站是城市電網(wǎng)建設(shè)中用于輸送電力資源的關(guān)鍵設(shè)施，但由于該類電力設(shè)施所處環(huán)境的復(fù)雜性，各類因素都會引起輸電線路和變電站的故障風(fēng)險，繼而導(dǎo)致電力資源無法有效利用。對此，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)變電站、輸電線路的運(yùn)行環(huán)境及其基本特征，加強(qiáng)檢修管理，針對性地處理設(shè)備故障，降低城市電網(wǎng)運(yùn)行中的各類安全風(fēng)險。

1 輸電線路及變電站檢修的重要性

電力資源是城市發(fā)展、社會生產(chǎn)中不可或缺的資源類型，而變電站、輸電線路等重要電力系統(tǒng)和電力設(shè)施是影響電力資源使用的重要因素。為維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還應(yīng)不斷地加強(qiáng)輸電線路和變電站的檢修工作，提高電力資源利用率［1］。再者，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，變電站、輸電線路已經(jīng)成為城市電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵部分，有效、及時的檢修與維護(hù)工作可延長其使用年限，節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)成本，同時有助于完善城市電網(wǎng)運(yùn)行的安全性能，降低各類安全風(fēng)險。因此，相關(guān)人員還需強(qiáng)化變電站、輸電線路的檢修力度，明確其檢修運(yùn)行方式，用先進(jìn)的檢修技術(shù)，高效處理各類故障問題，使其時刻處于良好、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，為電網(wǎng)安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

2 輸電線路和變電站運(yùn)行中存在的問題

輸電線路和變電站運(yùn)行過程中，周圍環(huán)境中的風(fēng)險因素較多，自然環(huán)境、天氣條件都可能導(dǎo)致變電站和輸電線路出現(xiàn)故障問題。一方面，發(fā)生地震、大風(fēng)、泥石流等自然災(zāi)害時，輸電線路、變電站內(nèi)的電氣設(shè)備都會受到影響。氣溫持續(xù)降低時，低溫天氣會直接使輸電線路結(jié)冰，引起桿塔倒塌、線路斷裂、桿塔沉降等風(fēng)險問題［2］。這些問題的發(fā)生會直接導(dǎo)致輸電線路、變電站無法安全或穩(wěn)定地運(yùn)行，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，雷電天氣時所釋放電流同樣可能損害變電站設(shè)備、輸電線路。比如，當(dāng)變電站中的電氣設(shè)備被擊中后，設(shè)備會因高溫而起火，直接引起電力事故，影響城市電力系統(tǒng)、周圍電網(wǎng)的安全性。

3 輸電線路和變電站檢修中存在的問題

3.1 檢修效率低下

變電站、輸電線路都是電網(wǎng)系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，是電力企業(yè)日常運(yùn)維管理的主體。所以電力企業(yè)會配置大量的檢修、管理人員負(fù)責(zé)相關(guān)電氣設(shè)備的檢修與維護(hù)，但此種檢修運(yùn)行模式對人員之間的協(xié)作性要求較高，需要相關(guān)人員重視檢修組織的協(xié)調(diào)與管理。然而隨著城市電網(wǎng)逐漸完善，輸電線路、變電站設(shè)備檢修中所涉及的技術(shù)更為復(fù)雜，傳統(tǒng)檢修模式已經(jīng)無法滿足新時期的檢修需求［3］。但部分電力企業(yè)仍采用此種檢修運(yùn)行方法，最終導(dǎo)致變電站、輸電線路檢修中重復(fù)檢修、檢修不及時等問題較為突出，嚴(yán)重影響檢修工作的整體效率。另外，基于傳統(tǒng)檢修模式，各部門在下達(dá)、審批檢修指令時耗時較長，使得檢修前所耗費(fèi)的時間較多，不僅會降低輸電線路和變電站的檢修效率，還會誘發(fā)更多安全風(fēng)險，增加檢修工作強(qiáng)度。

3.2 安全風(fēng)險較為突出

變電站中的電力設(shè)備較多，輸電線路所處的環(huán)境復(fù)雜，這些因素都會使電力系統(tǒng)運(yùn)行中故障問題更為復(fù)雜，設(shè)備及線路的磨損程度、故障位置出現(xiàn)較大差異性。并且為維護(hù)城市電網(wǎng)、電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，部分電力故障的維護(hù)需要在帶電狀態(tài)下進(jìn)行，或是在較為危險的環(huán)境下完成檢修任務(wù)。在此過程中，檢修人員所面臨的安全風(fēng)險增加［4］。比如檢修人員在帶電區(qū)域進(jìn)行檢修時，可能會面臨觸電風(fēng)險，部分設(shè)備運(yùn)行時的故障問題還可能引起爆炸事故。

3.3 檢修管理機(jī)制不健全

制度是規(guī)范變電站和輸電線路檢修運(yùn)行方式的重要舉措，但電力企業(yè)所制定的檢修制度尚未完善，使得變電站和輸電線路的檢修管理機(jī)制不健全。具體來說，變電站和輸電線路的檢修是一項(xiàng)尤為復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，要求電力企業(yè)定期、針對性地巡檢設(shè)備，針對性地檢修維護(hù)電氣設(shè)備，同時持續(xù)監(jiān)測變電站運(yùn)行、輸電線路使用過程中的故障風(fēng)險。但多數(shù)電力企業(yè)尚未按照變電站和輸電線路的故障問題，制定更可靠、完整的管理制度，且管理機(jī)制中仍存在檢修技術(shù)落后、檢修人員綜合素質(zhì)不高等問題。最終導(dǎo)致實(shí)際檢修工程中人員操作不規(guī)范，檢修效率不高，甚至?xí)霈F(xiàn)更多疏漏，引起較為嚴(yán)重的安全風(fēng)險，不利于我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［5］。

4 輸電線路及變電站檢修運(yùn)行方式

4.1 建立一體化管理的檢修運(yùn)行模式

電力企業(yè)應(yīng)基于國家電網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行要求，定期地對變電站和輸電線路進(jìn)行檢修維護(hù)。但是為確保檢修工作的有效性，還應(yīng)建立一體化管理的檢修運(yùn)行模式，從而通過“運(yùn)檢一體化”的運(yùn)行模式，提升各類電力設(shè)備的檢修效率［6］。具體來說，現(xiàn)階段，我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，變電站、輸電線路的檢修任務(wù)增多，一體化的運(yùn)檢模式可以協(xié)調(diào)好檢修過程中的人力資源、物力資源，使相關(guān)主體合理安排檢修工作，有序地完成檢修任務(wù)，為電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

因此，電力企業(yè)還應(yīng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，優(yōu)化電力系統(tǒng)中變電站、輸電線路的整體設(shè)計(jì)，建立信息化、智慧化的運(yùn)檢一體化平臺。該平臺在運(yùn)行中可借助智能傳感設(shè)備、自動化監(jiān)測設(shè)備、通信設(shè)備實(shí)時采集變電站、輸電線路的運(yùn)行參數(shù)，提前排查故障風(fēng)險。檢修人員可憑借所采集的數(shù)據(jù)信息，及時掌握故障位置以及故障信息、故障數(shù)據(jù)，制定更有效的檢修方案［7］。

例如平臺中的通信系統(tǒng)可自動采集電力系統(tǒng)運(yùn)行中的實(shí)時數(shù)據(jù)，將有關(guān)輸電線路、變電站的信息傳輸至平臺中的信息管理中心，智能分析相關(guān)數(shù)據(jù)后，相關(guān)人員可按照數(shù)值的變化評估故障風(fēng)險。隨后針對性地分析各區(qū)域輸電線路、變電站異常信息的產(chǎn)生原因和實(shí)際位置，安排檢修人員及時處理該故障，將電力安全事故風(fēng)險控制在最小范圍內(nèi)。需要注意的是，對于不同負(fù)荷的變電站，電力企業(yè)還應(yīng)結(jié)合變電站、輸電線路檢修的實(shí)際需求，合理地增加人員、資金投入，同時采用差異化的檢修方法，針對性地處理不同規(guī)模的變電站故障問題。

4.2 引進(jìn)新穎的檢修維護(hù)技術(shù)

為提升變電站和輸電線路檢修運(yùn)行的可靠性，還應(yīng)引進(jìn)新穎的檢修維護(hù)技術(shù)。以輸電線路的檢修工作為例，電網(wǎng)建設(shè)中輸電線路的分布范圍較廣，所跨越的區(qū)域包括山谷、高山和河流，且部分輸電線路的布設(shè)區(qū)域地形條件較為復(fù)雜［8］。在檢修維護(hù)輸電線路時，電力企業(yè)可應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，用無人機(jī)定期巡視復(fù)雜環(huán)境中的輸電線路。在當(dāng)前時期，無人機(jī)在高清攝影技術(shù)、紅外線技術(shù)、遙感技術(shù)的支持下，可以清晰采集輸電線路的運(yùn)行圖像，監(jiān)測輸電線路上電力電纜、電力設(shè)備、桿塔的運(yùn)行情況。若在巡視過程中發(fā)現(xiàn)異常，無人機(jī)可通過拍攝的方式記錄故障問題，使檢修人員根據(jù)實(shí)際故障，提前制定各類電氣設(shè)施的檢修情況。除此之外，基于無人機(jī)技術(shù)，電力企業(yè)可加大檢修中的巡視力度，不定期地落實(shí)設(shè)備巡視工作，采集設(shè)備運(yùn)行信息，排查、預(yù)防電網(wǎng)故障風(fēng)險。

4.3 重視檢修管理制度的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為促進(jìn)輸電線路、變電站檢修流程的標(biāo)準(zhǔn)化，電力企業(yè)還應(yīng)重視檢修管理制度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，用制度作為約束工具，規(guī)范檢修人員的基本行為，使其用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待變電站和輸電線路的檢修工作［9］。因此，在輸電線路、變電站運(yùn)行過程中，電力企業(yè)可基于當(dāng)前使用的檢修模式，細(xì)化檢修管理制度，用精細(xì)化的制度條例，明確相關(guān)電力設(shè)施的檢修頻次、檢修時間，以及檢修過程中的質(zhì)量管理、安全管理，促使檢修人員有責(zé)任地對待檢修任務(wù)。

與此同時，在檢修管理制度中，相關(guān)人員還應(yīng)對不同電氣設(shè)備的檢修方案給出明確規(guī)定，嚴(yán)格要求檢修人員依據(jù)電力設(shè)備檢修需求，科學(xué)制定檢修方案，靈活控制檢修頻次，使變電站、輸電線路安全穩(wěn)定地運(yùn)行。此外，為調(diào)動檢修人員的工作積極性，提升輸電線路、變電站檢修運(yùn)維效率，還應(yīng)在檢修管理制度中補(bǔ)充責(zé)任制度，詳細(xì)規(guī)定各單位、各部門、各小組在電力設(shè)備檢修中的基本責(zé)任，使其各司其職，主動完成檢修中的基本任務(wù)，為變電站、輸電線路檢修工作的順利完成打好基礎(chǔ)［10］。

4.4 加強(qiáng)檢修運(yùn)行過程中安全管理

電力設(shè)備檢修過程中會面臨著較為嚴(yán)重的安全風(fēng)險，并且相較于其他電氣設(shè)備，輸電線路上、變電站檢修中的安全隱患更為突出。比如變電站中的高壓設(shè)備多，檢修過程中的操作問題會直接造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險，影響電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，還應(yīng)加強(qiáng)輸電線路、變電站運(yùn)行過程中的安全管理，打造安全檢修環(huán)境。首先，電力企業(yè)應(yīng)提前按照輸電線路、變電站的整體設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析各類電氣設(shè)備、電力設(shè)施的分布情況，隨后結(jié)合常見的故障風(fēng)險以及不同故障檢修時的安全隱患，分析檢修過程總的風(fēng)險大小。之后，可按照不同程度的安全風(fēng)險，劃定風(fēng)險等級，制定檢修作業(yè)中安全風(fēng)險的預(yù)防方案［11］。

其次，通過安全教育，增強(qiáng)檢修人員的安全意識，使其在檢修輸電線路、變電站時重視安全防護(hù)，從而避免因人為因素而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。在此過程中，電力企業(yè)還應(yīng)加強(qiáng)安全管理，規(guī)范檢修人員的操作行為，使其嚴(yán)格按照故障檢修方案進(jìn)行檢修工作。最后，電力企業(yè)可應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)可實(shí)時監(jiān)控電力設(shè)備、輸電線路的軟件和系統(tǒng)，然后在檢修過程中注意分析監(jiān)控數(shù)據(jù)，合理調(diào)整檢修方案，降低安全風(fēng)險?；蚴峭ㄟ^實(shí)時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化，預(yù)警檢修中的安全風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險后立即組織人員處理或撤離，有效地控制因安全事故所造成的經(jīng)濟(jì)、人員損失。

4.5 重視變電站運(yùn)行中的技術(shù)優(yōu)化

為維持變電站運(yùn)行穩(wěn)定性，緩解變電站檢修壓力，電力企業(yè)還應(yīng)重視變電站運(yùn)行中的技術(shù)優(yōu)化，從根本上改進(jìn)變電站運(yùn)行方式，降低設(shè)備故障的發(fā)生率。具體來說，變電站可通過繼電保護(hù)的方式，維持自身的正常運(yùn)行［12］。變電站繼電保護(hù)的本質(zhì)是微機(jī)保護(hù)，是利用微機(jī)自動控制技術(shù)，使變電站運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)自動保護(hù)目標(biāo)。變電站檢修過程中，微機(jī)保護(hù)能夠動態(tài)監(jiān)控變電站的供電系統(tǒng)，使其自我控制、自我保護(hù)。但是由于繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時整體定向值不變，所以在變電站出現(xiàn)故障變化后的控制保護(hù)效果不明顯，因此為提升變電站的檢修運(yùn)行效率，強(qiáng)化繼電保護(hù)效果。電力企業(yè)在進(jìn)行變電站檢修時，還應(yīng)加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)故障的管理，從技術(shù)角度優(yōu)化變電站的運(yùn)行機(jī)制。

首先，電力企業(yè)可通過控制微機(jī)保護(hù)整定值的方式，確保變電站繼電保護(hù)的可靠性。對此，電力企業(yè)可針對性地創(chuàng)新變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中的算法設(shè)計(jì)，全面地分析微機(jī)保護(hù)中的各項(xiàng)參數(shù)，建立新型的整定值算法，以此獲取準(zhǔn)確的整定值。其次，微機(jī)保護(hù)中若電源輸出功率低、電源紋波系數(shù)高時，變電站檢修過程中的繼電保護(hù)效果則會受到直接影響。所以在變電站檢修過程中，相關(guān)人員還應(yīng)重新設(shè)計(jì)數(shù)控逆變電源，嘗試用自動化、智能化的軟件控制電源中輸出功率、紋波系數(shù)等參數(shù)，或是選用8位單片機(jī)作為電源處理器，以此增強(qiáng)其對輸出功率的控制能力。

最后，變電站檢修過程中若發(fā)現(xiàn)飽和情況，應(yīng)考慮變電站微機(jī)保護(hù)過程中的電壓限制。隨后基于小波分析理論，應(yīng)用DAS芯片解決微機(jī)保護(hù)中數(shù)據(jù)采集問題。在小波分析理論的作用下，檢修人員可根據(jù)微機(jī)設(shè)備傳輸?shù)男盘?，快速識別、檢測變電站的系統(tǒng)故障，確定故障原因，針對性地處理故障，制定更可靠、高效的檢修方案。部分DAS芯片可作為變電站電力系統(tǒng)故障自動化處理，對于變電站檢修中的小故障，系統(tǒng)可通過微機(jī)保護(hù)的方式自行處理故障，降低變電站檢修強(qiáng)度。

4.6 構(gòu)建輸電線路檢修管理模型

輸電線路檢修運(yùn)行中存在著較多的變量，所以為提升輸電線路檢修的有效性，電力企業(yè)可基于TMSOP模型，構(gòu)建輸電線路檢修管理模型。TMSOP模型是根據(jù)輸電線路檢修中的不確定因素，加強(qiáng)檢修過程中的“機(jī)會約束”，是一種新型的檢修管理模型?；赥MSOP模型，相關(guān)人員可按照輸電線路檢修中的不確定性變量類型，為輸電線路運(yùn)行過程中的保護(hù)手段提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)“隨時檢修”的基本目標(biāo)，為城市電力系統(tǒng)穩(wěn)定輸送電力資源提供助力。

在TMSOP模型的作用下，輸電線路檢修管理模型中的故障風(fēng)險指標(biāo)更為清晰。檢修人員可在模型中準(zhǔn)確地評估輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，并按照輸電線路運(yùn)行過程中的故障風(fēng)險，劃分3個級別的風(fēng)險等級。其中1級風(fēng)險等級是按照國家電網(wǎng)針對變電設(shè)備、輸電設(shè)備的相關(guān)規(guī)定，將輸電線路劃分為導(dǎo)線、地線、桿塔、金具、地線金具等類型。檢修人員可按照上述結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，針對性地評估輸電線路的故障風(fēng)險，而2、3級風(fēng)險等級包含在1級風(fēng)險類別中，但風(fēng)險評價指標(biāo)更為詳細(xì)。檢修人員可定期地利用TMSOP模型，計(jì)算輸電線路中各結(jié)構(gòu)的故障概率，檢測其運(yùn)行狀態(tài)，同時按照輸電線路中常見的“塔材彎曲”、 “導(dǎo)線損傷”、“零件銹蝕”故障特征，建立輸電線路檢修管理模型，劃分輸電線路故障檢修等級，并采集輸電線路的故障信息，確定輸電線路的檢修方法，保證檢修方案的有效性。

5 結(jié)束語

綜上所述，為提升電力資源利用率，減少電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全、質(zhì)量風(fēng)險。相關(guān)人員應(yīng)重視輸電線路、變電站的故障檢修，用一體化的運(yùn)維方式，高效處理變電站和輸電線路使用中的各類故障問題。但是為確保檢修操作的規(guī)范性、有效性，還應(yīng)及時健全檢修制度，引用先進(jìn)的檢修技術(shù)，同時樹立故障預(yù)防意識，加強(qiáng)電氣設(shè)備故障風(fēng)險分析，用更完善的檢修運(yùn)行管理機(jī)制，增強(qiáng)變電站和輸電線路運(yùn)行的可靠性。