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输电线路在电力系统中扮演着重要角色,承担着将电能从发电侧传输到需求侧的重要任务,其运行状态和管理工作是保证电力系统安全稳定运行和电能经济可靠输送的关键。输电线路主要包括架空输电线路和电力电缆两种,电力电缆一般埋设在地下或者水底,受周围环境影响较小,不容易受到损坏,有较高的供电可靠性,但若电缆损坏,其故障检测和检修的难度均较大,需要专业人士来操作。而架空线路一般是架设在杆塔上,与周围空气直接接触,风、雨、雪、雷电等自然因素对其影响较大,也可能受到化学腐蚀和周边动物的影响而遭受损坏,其发生的故障率远远高于电力电缆,但是故障检测和维修工作也较电缆简易,本文的输电线路检修内容涉及的均为架空线路的检修。
本文首先从输电线路检修的发展历程分析了三种主要的检修模式——故障检修、计划检修和状态检修,其次重点研究了状态检修的具体内涵,包括技术内容、检修基本流程、状态检测项目和其优点,最后对输电线路的状态检修技术进行总结和展望,为电力系统输电线路检修发展方向提供一定的参考意义。
输电线路检修模式
延长输电线路的使用时间,进而提高电力系统供电可靠性是输电线路检修的主要目的,目前国内外对输电线路的检修模式进行了大量的研究,一般来说,可分为故障检修、计划检修和状态检修三种模式。
故障检修
故障检修是一种早期的被动型线路检修模式,指在线路发生故障以后对其进行检修。在电力系统发展初期,电网结构较简单,人们对电力的依赖性和供电可靠性要求较低,当线路发生故障时对用户的影响较小,因此没有进行全面和系统的线路检修和管理工作,只是在线路发生故障以后对其进行简单的维修。
计划检修
随着电力系统的发展和人们对电力需求的依赖性逐渐增强,对输电线路的检修开始发展为计划检修。计划检修又称为定期检修,是指有计划性的每经过一定时间周期后进行一次的大范围检修,其检修等级和周期均由相关部门统一制定执行,这种检修模式是一种预防性的检修,在电网规模较小的情况下具有一定的适用性,可以较大程度地避免重复停电。但由于这种检修方式在检修之前并未没有考虑到线路的运行状态,具有一定的盲目性,可能会导致该修的设备没有得到及时的检修,不用检修的设备产生过修问题,且在每次检修过程中耗费的人力和物力较大,造成不必要的资源浪费,缺乏科学性。这种检修模式在电力系统发展初期起到了一定的积极作用,但随着电网规模的日益扩大和人们对供电可靠性要求的提高,这种检修模式已无法满足现代电网的发展要求。
状态检修
状态检修(Conditionality Based Maintenance,CBM)是目前一种较为先进的线路检修模式,状态检修的含义是指采用先进的计算机技术和通信技术等手段对设备进行监测和诊断,并以其历史检修信息和现在运行状态为基础,结合其他相关设备的运行情况,对设备的内部情况做出较为系统和全面的判断,查出设备的异常,以此来安排设备的检修计划和检修方案,并结合检测到的各种实际运行参数的变化情况,对其未来的发展趋势和存在的隐患进行科学的预测,提出对应的防范措施和管理策略。因此输电线路的状态检修包括以可靠性为中心的检修和以预测性为基础的检修方式,其基础是进行合理的状态检测和诊断,而状态检修的实现手段是对检测和诊断结果的有效管理和科学应用。
由于状态检修的时间是在故障发生前,故又称为预知性检修(Predictive Detectability Maintenance,PDM)。状态检修并不是孤立存在的一种检修模式,它需要与故障检修和计划检修以及其他相关检修方式相结合形成一个综合的检修体系,达到“应修必修,修必修好”的宗旨,为设备的安全稳定运行提供可靠的技术和管理保障。
状态检修具体内涵
状态检修技术内容
状态检修的技术内容包括输电线路的状态监测和诊断、可靠性评估、检修决策的制定等内容,其基本流程如图1所示。
不同于发电机和变压器等电力设备的状态检修,输电线路的状态数据涉及的范围较大,部分数据可以通过停电实验测量,部分状态数据的检测需要通过带电作业进行,即检测线路在带电状态下的实际运行数据。这些数据较为真实可靠,所有采集的输电线路的数据信息和专家提供的数据构成状态信息库,是输电线路检测计划和检测策略制定的基础。
可靠性评估是输电线路状态检修的重要内容,电力系统是一个非常复杂庞大的动态非线性系统,对系统的状态分析离不开可靠性评估,其含义是指基于数理统计思想采用可靠性性能指标对输电线路的试验信息、可靠性结构和寿命模型进行分析,给出系统可靠性评估结果。而对输电线路的状态诊断是进行可靠性评估前需要做的工作,它根据输电线路状态信息库提供的基础信息,建立线路故障分析的数学模型,采用先进的优化算法和人工智能专家库判断线路的故障地点、故障类型和严重程度等,实现线路的状态诊断和分析。
强化技术管理人员和检修人员的专业知识和责任也是状态检修非常关键的一部分,认真学习输电线路检修的相关章程和制度,全面分析输电线路状态信息库提供的数据信息进行技术分析,对输电线路的健康状态进行可靠性评估,并根据结果制定准确高效的检修决策,进而认真、负责地实施检修工作。只有各项技术管理职责做到明确分工,相关技术人员得到专业培训,努力提高自身的专业技术和操作水平,才能达到现代电力系统状态检修的相关要求。
状态检修的检测项目
输电线路状态检修中的数据监测工作是在输电线路生产管理系统(MIS)和输电线路地理信息系统(GIS)的基础上完成的,其检测的内容如表1所示。
状态检修的优点
与传统的故障检修和计划检修相比,输电线路的状态检修有其明显的优势。首先,它降低了检修工作的盲目性,改变了计划检修中无论线路是否发生故障均做全面检查的检修方式,能够在线路检修前根据状态检测的信息判断线路是否需要处理以及怎样处理,提高了输电线路检修的目的性和科学性。其次,状态检修降低了输电线路检修费用。传统的检修方式耗费了大量的人力物力,在很大程度上提高了线路检修工作的成本,而状态检修通过检测输电线路的运行状态,根据传输信号预测可能发生的故障,有针对性及时作出合理的决策,不仅克服了传统故障检测的无预测性缺点,也减少了不必要的资源浪费,大大节约了线路检修的成本费用。另外,状态检修提高了输电线路的供电可靠性,它能够结合监测设备的参数指标、程序指令等多方面的数据资料进行诊断检修,能够较全面掌握输电线路的运行状态和健康状态,在此基础上进行检修有利于延长输电线路的使用寿命,有效避免了检修过剩和检修不足的情况,降低了电气设备的停电次数,提高了电力系统供电可靠性。
输电线路的状态检修技术已具备开展条件,是目前一种较为先进的线路检修模式,能有效克服传统的故障检修无预测性和计划检修的盲目性等问题,同时又与传统检修模式相结合,构成了现代电力系统的一个综合检修体系,在输电线路检修领域取得了巨大的突破,给电力系统和社会带来了巨大的经济效益,今后需要大力推广。但是状态检修工作还需要更加完善,需要进一步的理论研究和技术支持,包括对输电线路的技术改造和相关高端设备的开发,提高输电线路检修管理水平,尽可能提高投入产出比,使资源得到优化配置,在更大程度上降低线路检修工作的成本费用。(作者供职于山西吕梁供电公司带电作业班)
本文首先从输电线路检修的发展历程分析了三种主要的检修模式——故障检修、计划检修和状态检修,其次重点研究了状态检修的具体内涵,包括技术内容、检修基本流程、状态检测项目和其优点,最后对输电线路的状态检修技术进行总结和展望,为电力系统输电线路检修发展方向提供一定的参考意义。
输电线路检修模式
延长输电线路的使用时间,进而提高电力系统供电可靠性是输电线路检修的主要目的,目前国内外对输电线路的检修模式进行了大量的研究,一般来说,可分为故障检修、计划检修和状态检修三种模式。
故障检修
故障检修是一种早期的被动型线路检修模式,指在线路发生故障以后对其进行检修。在电力系统发展初期,电网结构较简单,人们对电力的依赖性和供电可靠性要求较低,当线路发生故障时对用户的影响较小,因此没有进行全面和系统的线路检修和管理工作,只是在线路发生故障以后对其进行简单的维修。
计划检修
随着电力系统的发展和人们对电力需求的依赖性逐渐增强,对输电线路的检修开始发展为计划检修。计划检修又称为定期检修,是指有计划性的每经过一定时间周期后进行一次的大范围检修,其检修等级和周期均由相关部门统一制定执行,这种检修模式是一种预防性的检修,在电网规模较小的情况下具有一定的适用性,可以较大程度地避免重复停电。但由于这种检修方式在检修之前并未没有考虑到线路的运行状态,具有一定的盲目性,可能会导致该修的设备没有得到及时的检修,不用检修的设备产生过修问题,且在每次检修过程中耗费的人力和物力较大,造成不必要的资源浪费,缺乏科学性。这种检修模式在电力系统发展初期起到了一定的积极作用,但随着电网规模的日益扩大和人们对供电可靠性要求的提高,这种检修模式已无法满足现代电网的发展要求。
状态检修
状态检修(Conditionality Based Maintenance,CBM)是目前一种较为先进的线路检修模式,状态检修的含义是指采用先进的计算机技术和通信技术等手段对设备进行监测和诊断,并以其历史检修信息和现在运行状态为基础,结合其他相关设备的运行情况,对设备的内部情况做出较为系统和全面的判断,查出设备的异常,以此来安排设备的检修计划和检修方案,并结合检测到的各种实际运行参数的变化情况,对其未来的发展趋势和存在的隐患进行科学的预测,提出对应的防范措施和管理策略。因此输电线路的状态检修包括以可靠性为中心的检修和以预测性为基础的检修方式,其基础是进行合理的状态检测和诊断,而状态检修的实现手段是对检测和诊断结果的有效管理和科学应用。
由于状态检修的时间是在故障发生前,故又称为预知性检修(Predictive Detectability Maintenance,PDM)。状态检修并不是孤立存在的一种检修模式,它需要与故障检修和计划检修以及其他相关检修方式相结合形成一个综合的检修体系,达到“应修必修,修必修好”的宗旨,为设备的安全稳定运行提供可靠的技术和管理保障。
状态检修具体内涵
状态检修技术内容
状态检修的技术内容包括输电线路的状态监测和诊断、可靠性评估、检修决策的制定等内容,其基本流程如图1所示。
不同于发电机和变压器等电力设备的状态检修,输电线路的状态数据涉及的范围较大,部分数据可以通过停电实验测量,部分状态数据的检测需要通过带电作业进行,即检测线路在带电状态下的实际运行数据。这些数据较为真实可靠,所有采集的输电线路的数据信息和专家提供的数据构成状态信息库,是输电线路检测计划和检测策略制定的基础。
可靠性评估是输电线路状态检修的重要内容,电力系统是一个非常复杂庞大的动态非线性系统,对系统的状态分析离不开可靠性评估,其含义是指基于数理统计思想采用可靠性性能指标对输电线路的试验信息、可靠性结构和寿命模型进行分析,给出系统可靠性评估结果。而对输电线路的状态诊断是进行可靠性评估前需要做的工作,它根据输电线路状态信息库提供的基础信息,建立线路故障分析的数学模型,采用先进的优化算法和人工智能专家库判断线路的故障地点、故障类型和严重程度等,实现线路的状态诊断和分析。
强化技术管理人员和检修人员的专业知识和责任也是状态检修非常关键的一部分,认真学习输电线路检修的相关章程和制度,全面分析输电线路状态信息库提供的数据信息进行技术分析,对输电线路的健康状态进行可靠性评估,并根据结果制定准确高效的检修决策,进而认真、负责地实施检修工作。只有各项技术管理职责做到明确分工,相关技术人员得到专业培训,努力提高自身的专业技术和操作水平,才能达到现代电力系统状态检修的相关要求。
状态检修的检测项目
输电线路状态检修中的数据监测工作是在输电线路生产管理系统(MIS)和输电线路地理信息系统(GIS)的基础上完成的,其检测的内容如表1所示。
状态检修的优点
与传统的故障检修和计划检修相比,输电线路的状态检修有其明显的优势。首先,它降低了检修工作的盲目性,改变了计划检修中无论线路是否发生故障均做全面检查的检修方式,能够在线路检修前根据状态检测的信息判断线路是否需要处理以及怎样处理,提高了输电线路检修的目的性和科学性。其次,状态检修降低了输电线路检修费用。传统的检修方式耗费了大量的人力物力,在很大程度上提高了线路检修工作的成本,而状态检修通过检测输电线路的运行状态,根据传输信号预测可能发生的故障,有针对性及时作出合理的决策,不仅克服了传统故障检测的无预测性缺点,也减少了不必要的资源浪费,大大节约了线路检修的成本费用。另外,状态检修提高了输电线路的供电可靠性,它能够结合监测设备的参数指标、程序指令等多方面的数据资料进行诊断检修,能够较全面掌握输电线路的运行状态和健康状态,在此基础上进行检修有利于延长输电线路的使用寿命,有效避免了检修过剩和检修不足的情况,降低了电气设备的停电次数,提高了电力系统供电可靠性。
输电线路的状态检修技术已具备开展条件,是目前一种较为先进的线路检修模式,能有效克服传统的故障检修无预测性和计划检修的盲目性等问题,同时又与传统检修模式相结合,构成了现代电力系统的一个综合检修体系,在输电线路检修领域取得了巨大的突破,给电力系统和社会带来了巨大的经济效益,今后需要大力推广。但是状态检修工作还需要更加完善,需要进一步的理论研究和技术支持,包括对输电线路的技术改造和相关高端设备的开发,提高输电线路检修管理水平,尽可能提高投入产出比,使资源得到优化配置,在更大程度上降低线路检修工作的成本费用。(作者供职于山西吕梁供电公司带电作业班)