試論電力輸配電線路的運(yùn)行維護(hù)與故障排除技術(shù)

徐 航

(信陽(yáng)華祥電力建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南信陽(yáng) 464000)

0.引言

隨著國(guó)家對(duì)電力網(wǎng)進(jìn)行了更新，大部分的城鎮(zhèn)的配網(wǎng)都采用了運(yùn)營(yíng)維修與故障排除系統(tǒng)，它已成為配網(wǎng)中的一個(gè)主要組件，也是提高電力供應(yīng)的一個(gè)主要途徑。由于配網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特殊性，使得其在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)其進(jìn)行安全、可靠、穩(wěn)定的操作及檢修，尤其是對(duì)其進(jìn)行安全、高效、快速、安全、高效的綜合管理顯得尤為關(guān)鍵。很多地區(qū)的運(yùn)行維護(hù)與故障排除系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過多次升級(jí)，但是仍然存在整體功率低的問題，因此還需要加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)與故障排除可靠性的研究，滿足運(yùn)行維護(hù)與故障排除的需求。

1.配電運(yùn)行維護(hù)與故障排除

1.1.配電運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)

配電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)與維修是指采用現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)化技術(shù)，將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備和用戶三者有機(jī)地結(jié)合在一起，對(duì)配網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)與管理；通過地圖等信息，構(gòu)建出完善的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)、信息化管理，可以自動(dòng)完成系統(tǒng)內(nèi)各種配電設(shè)備的協(xié)同工作，對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督，確保配電質(zhì)量和配電系統(tǒng)運(yùn)行效率[1]。配電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)與維修系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、 GIS 和需求管理三部分組成；由四個(gè)主要的模塊組成，它可以在普通條件下，對(duì)客戶的電力使用狀況展開監(jiān)控，對(duì)饋電線路的缺陷進(jìn)行位置定位，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)設(shè)備的缺陷進(jìn)行診斷處置。在發(fā)生意外情況時(shí)，可對(duì)故障進(jìn)行探測(cè)，并可協(xié)助操作人員對(duì)該設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其重新啟動(dòng)。在配電網(wǎng)發(fā)生了故障之后，運(yùn)營(yíng)維修與故障消除系統(tǒng)也可以大大地加快了故障修復(fù)的速度。在存在不確定的故障點(diǎn)等因素的情況下，它可以嘗試常規(guī)的處理方法，僅僅依靠人工操作來分離故障點(diǎn)，從而導(dǎo)致供電恢復(fù)的時(shí)間比較短。應(yīng)用該方法，能夠在數(shù)個(gè)微秒級(jí)的時(shí)間里，對(duì)故障進(jìn)行有效的分離，確保對(duì)非故障負(fù)載區(qū)域的電力供應(yīng)，從而達(dá)到對(duì)故障范圍和停電時(shí)間的有效調(diào)控，從而達(dá)到對(duì)電力供應(yīng)的可靠要求。最終，在運(yùn)行維修與故障解決過程中，可以進(jìn)行對(duì)饋線設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以獲得線路電壓、諧波含量等信息，這還可以幫助工作人員可以快速地找到電氣產(chǎn)品中存在的問題，并可以及時(shí)使用無功補(bǔ)償?shù)确椒?，從而確保電能質(zhì)量的控制。

1.2 配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)與故障排除功能

在通常情況下，運(yùn)營(yíng)維修與故障排除系統(tǒng)屬于整體配電運(yùn)營(yíng)維修系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，不過它的獨(dú)立性相對(duì)較高，許多配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維修系統(tǒng)也是一個(gè)與調(diào)度系統(tǒng)相分離的運(yùn)營(yíng)維修與故障排除系統(tǒng)。利用運(yùn)營(yíng)維修與問題解決系統(tǒng)，可以對(duì)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，具體內(nèi)容有兩種，一種是對(duì)工作動(dòng)力學(xué)的正常狀況的監(jiān)測(cè)，另一種是對(duì)故障狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比如，可以獲取在線路正常狀況下，饋線的電壓值、電流、功率等數(shù)據(jù)。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生了意外事件時(shí)，還可以利用該操作維修及排險(xiǎn)體系對(duì)意外事件的發(fā)生情況進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到對(duì)意外事件進(jìn)行診斷的目的。

2.輸配電及用電工程線路安全運(yùn)行的問題

2.1 材料質(zhì)量引起的安全問題

由于線路的不合格，導(dǎo)致了用電項(xiàng)目中的線路安全運(yùn)營(yíng)問題，若在輸送時(shí)出現(xiàn)了一些問題，則整個(gè)用電項(xiàng)目的安全性就難以保證；這將使電力供應(yīng)的品質(zhì)有所下降。但是，在這一項(xiàng)目的實(shí)施和組織中，最常被忽略的就是線路的安全性。在采購(gòu)電線時(shí)，會(huì)選用沒有資格的廠家，或者是用劣質(zhì)電線來取代預(yù)先設(shè)定好的電線型號(hào)。

2.2 自然因素

輸配電及用電工程多處于露天自然環(huán)境內(nèi)，客觀因素對(duì)其形成的影響偏大，電線的絕緣部分以橡膠產(chǎn)品為主，長(zhǎng)期受光照、風(fēng)吹、霜凍等因素的影響，局部容易出現(xiàn)老化情況，長(zhǎng)期不做修復(fù)處理就很可能帶來漏電問題。強(qiáng)降雨也可能導(dǎo)致線桿或線塔的地基局部失穩(wěn)，發(fā)生傾斜，以致線路被拉斷。雷電作用可能會(huì)損壞電力線路內(nèi)的部分元件且可能會(huì)出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，造成電力部件大范圍受損，短期內(nèi)很難恢復(fù)。大風(fēng)刮起樹枝、碎石塊等硬物可能會(huì)砸中輸配電及用電工程，導(dǎo)致部分設(shè)備受損、電線局部破損或者開裂等。

3.輸配電及用電工程線路安全運(yùn)行技術(shù)

3.1 配電系統(tǒng)防風(fēng)技術(shù)

本文首先從防風(fēng)力的觀點(diǎn)，研究了配電網(wǎng)的風(fēng)力防護(hù)技術(shù)。電力項(xiàng)目中，電力項(xiàng)目的路線布設(shè)要綜合考慮多種情況，如運(yùn)營(yíng)、施工、交通等，以及路線的長(zhǎng)短等，來確定。電力工程建設(shè)中，既要避免受強(qiáng)風(fēng)侵襲的地區(qū)，又要關(guān)注周邊地形地貌，如凹陷、滑坡、塌陷等。如果不能避免，就必須進(jìn)行加固。在確定了線路的具體地點(diǎn)之后，針對(duì)線路上的各桿塔載荷和材質(zhì)展開了一系列的選擇工作。荷載需要根據(jù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)得出，其公式為：

式中：W 為用電工程線路上地線或?qū)Ь€的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；α 為臺(tái)風(fēng)影響風(fēng)壓改變的不均勻系數(shù)；μs為風(fēng)荷載系數(shù)，通常情況下當(dāng)?shù)鼐€或?qū)Ь€的外直徑小于15mm 時(shí)，μs的取值為1.2，當(dāng)?shù)鼐€或?qū)Ь€的外直徑大于17mm 時(shí)，μs的取值為1.1。d 為線路外表面直徑；L 為水平檔距；W0為基本風(fēng)壓；θ 為風(fēng)向與線路之間形成的夾角。

3.2 輸配電及用電工程的防鳥擊技術(shù)

首先，要加大科研力度研制出具有高可靠性的鳥害監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。通過對(duì)鳥類在輸電線路上裝設(shè)的各種傳感器、探測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。第二是加強(qiáng)與相關(guān)單位之間合作交流協(xié)作，建設(shè)智能化設(shè)備來減少桿塔鳥身災(zāi)害事故發(fā)生概率。第三是對(duì)故障地區(qū)人民群眾提供安全防護(hù)裝備以及對(duì)保護(hù)線路工作人員人身財(cái)產(chǎn)安全等方面提供保障，讓人們能夠更加安心地工作并放心地為電力系統(tǒng)服務(wù)。

3.3 雷擊維護(hù)措施

在暴雨、暴雪等惡劣環(huán)境下，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定工作將受到極大的威脅。要想合理避免這種現(xiàn)象，就必須要通過行之有效的方法來減小輸配電和用電工程桿塔的接地阻力。其具體做法是：對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，并結(jié)合地方土地電阻率、設(shè)施接地參數(shù)等因素，以此為依據(jù)，對(duì)桿塔接地方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x取，所采用的接地裝置應(yīng)具備優(yōu)良的應(yīng)用性能，并盡量減少接地阻力；保證了輸電等電力設(shè)備的防雷品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的目標(biāo)。并且，桿塔的接地模式盡量選擇豎向深孔型，使其雜散電流的利用率大大提高，防雷作用更為明顯。

4.可靠性提升方案

與國(guó)內(nèi)對(duì)配網(wǎng)試點(diǎn)單位的配電運(yùn)營(yíng)維修模塊的穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比，在配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維修系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問量非常大的條件下，這些數(shù)據(jù)的品質(zhì)比較高，可以對(duì)其進(jìn)行全面的研究。操作維修和故障處理中經(jīng)常出現(xiàn)的故障有：子站故障，程序故障，終端故障；EMS 界面失效，并根據(jù)操作維修和故障排除的工作過程，分析了造成操作失效的主要因素有四個(gè)：

配電網(wǎng)絡(luò)中的線路在傳輸過程中發(fā)生了過載數(shù)據(jù)的傳遞失誤，造成了操作維修和問題處理過程中的故障查找失誤；主要網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸出現(xiàn)了問題，沒有將故障信息傳輸?shù)讲僮骶S修和解決問題的軟件中，使得該軟件無法對(duì)問題作出響應(yīng)；有些運(yùn)營(yíng)維修與問題解決系統(tǒng)的軟件還不夠完備，不能對(duì)所出現(xiàn)的問題做出辨識(shí)，因此出現(xiàn)了分析和指示的失誤；由于一次裝置或二次裝置的硬件有問題，使得運(yùn)營(yíng)維修與故障解決功能模塊不能進(jìn)行遠(yuǎn)程執(zhí)行控制。

4.1 可靠性指標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在基本指標(biāo)中，系統(tǒng)的對(duì)外界面狀況是從對(duì)外部系統(tǒng)傳輸?shù)脚潆娤到y(tǒng)的數(shù)據(jù)通信狀況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中得出的，其中包含了開關(guān)跳閘、保護(hù)動(dòng)作等數(shù)據(jù)。當(dāng)電力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，主網(wǎng)絡(luò)可以將信息傳送到配網(wǎng)系統(tǒng)，如果配網(wǎng)系統(tǒng)的界面出現(xiàn)了異常，這樣就不能對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的故障信息進(jìn)行有效的傳輸，導(dǎo)致了運(yùn)營(yíng)維修與問題解決過程中，無法對(duì)系統(tǒng)的問題進(jìn)行有效的解決[2]。因此，當(dāng)系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，就必須要監(jiān)控外部界面的工作情況，一旦出現(xiàn)界面的工作情況出現(xiàn)了問題，就要立即展開相應(yīng)的工作，這樣才能保證系統(tǒng)總是能夠高效地接收相關(guān)的消息；當(dāng)遇到問題的時(shí)候，也可以做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)來化解危險(xiǎn)。

4.2 實(shí)用化軟件校驗(yàn)技術(shù)

4.2.1 模型化校驗(yàn)工具

模型化校驗(yàn)工具可以對(duì) EMS 主網(wǎng)圖模、地理信息系統(tǒng)配網(wǎng)圖模進(jìn)行校驗(yàn)，主配網(wǎng)模型的界限是變電站的出線開關(guān)，要對(duì)配網(wǎng)線路的出線開關(guān)進(jìn)行號(hào)碼校驗(yàn)，并將出線饋線段與配網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行拼接。在配電網(wǎng)進(jìn)行操作的時(shí)候，可能會(huì)發(fā)生配電網(wǎng)沒有進(jìn)行過改造，而在變電站內(nèi)部已經(jīng)進(jìn)行過改造的現(xiàn)象，因此，校驗(yàn)工作人員要對(duì)變電站的圖模進(jìn)行及時(shí)的更新，以確保校驗(yàn)的精度[3]。由于在進(jìn)行模式的更新時(shí)，開關(guān)結(jié)點(diǎn)數(shù)發(fā)生改變，導(dǎo)致主要配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生斷點(diǎn)，還會(huì)產(chǎn)生連接錯(cuò)誤；在出線開關(guān)跳閘時(shí)，會(huì)對(duì)其操作與維修與問題處理的效率產(chǎn)生一定的影響，在出現(xiàn)問題的時(shí)候，可以采取切斷電源的方式來進(jìn)行處理。在輸入配網(wǎng)圖表時(shí)，很容易出現(xiàn)無法檢驗(yàn)導(dǎo)線型號(hào)的情況，這時(shí)就必須手動(dòng)進(jìn)行核實(shí)。為能夠有效地應(yīng)對(duì)以上的危險(xiǎn)，提高工作的效率，就必須要有一個(gè)圖形化的模式改變的檢測(cè)和驗(yàn)證工具，以便工作人員能夠更快地進(jìn)行正確的驗(yàn)證。

4.2.2 運(yùn)行維護(hù)功能自檢校驗(yàn)工具

若操作維修和故障處理中出現(xiàn)了一些功能性的問題，那么就很難以被及時(shí)的察覺，根據(jù)實(shí)踐的經(jīng)歷，通常都是從真實(shí)的事例中找到的。若在線路投用前即對(duì)其進(jìn)行檢修，則需對(duì)其進(jìn)行逐一檢測(cè)，且隨著配電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，這種方式將會(huì)耗費(fèi)更多的精力和財(cái)力。造成大量的配電網(wǎng)未做完整的檢測(cè)就被使用，這將給整個(gè)體系帶來更大的風(fēng)險(xiǎn)。所以，有必要研制一個(gè)操作維修函數(shù)檢查軟件，使其能夠在操作時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。在逐點(diǎn)法中，對(duì)一些簡(jiǎn)易的電路進(jìn)行逐點(diǎn)法的檢查，可以通過手動(dòng)的方式進(jìn)行，而當(dāng)遇到規(guī)模較大的電路故障時(shí)，則需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試軟件來進(jìn)行判斷。因?yàn)樵谝粭l復(fù)雜的線路上進(jìn)行操作維修和檢修時(shí)，必須進(jìn)行大量的測(cè)試，因此，要想得到檢修問題，就必須給出一個(gè)模擬的工作條件，并對(duì)模擬的工作條件進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)本公司的軟體進(jìn)行程式分析和改善。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要考慮電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求及輸配電及用電工程線路的運(yùn)行情況，做好平時(shí)的運(yùn)維工作，特別是對(duì)于線路的維護(hù)，更是要遵守規(guī)程去進(jìn)行，避免盲目開展而引起的故障。如果方法合理，并且能夠定期維護(hù)操作，可以降低故障率。