陳龍慶，周琛琛，梁華貴，許 義，周章斌

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司,合肥 230022)

架空輸電線路的安全運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定具有關(guān)鍵影響。目前，電網(wǎng)檢修工作由定期檢修轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢修，架空輸電線路的狀態(tài)評(píng)價(jià)就是線路狀態(tài)檢修機(jī)制的基礎(chǔ)與核心，指導(dǎo)對(duì)線路做出持續(xù)運(yùn)行、注意監(jiān)控或者實(shí)施檢修等決策。本文結(jié)合輸電線路的各項(xiàng)規(guī)程，建立架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估體系，并使用層次分析法確立指標(biāo)權(quán)重，應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)架空輸電線路進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估體系

1.1 評(píng)估體系的建立

依據(jù)DL/T 1249—2013《架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》及Q/GDW 173—2014《架空輸電線路狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》架空輸電線路及設(shè)備的特點(diǎn)和功能，選取8個(gè)線路單元作為線路評(píng)估的一級(jí)指標(biāo)，分別為基礎(chǔ)、桿塔、導(dǎo)地線、絕緣子、金具、接地裝置、附屬設(shè)施和通道環(huán)境。根據(jù)架空輸電線路運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障情況，對(duì)每個(gè)單元選取二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，共選取32個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)層次分析法，得到架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)是制定合理的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)估人員對(duì)設(shè)備客觀運(yùn)行狀態(tài)的主觀反映。通常，把架空輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)

表1 架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估體系

分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)以及嚴(yán)重狀態(tài)。

正常狀態(tài)指的是線路單元各狀態(tài)量的值保持穩(wěn)定且在規(guī)程DL/T 1249—2013規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值范圍以內(nèi)，設(shè)備可以正常運(yùn)行；注意狀態(tài)指的是線路單元的某些狀態(tài)量的值出現(xiàn)變化，該值具有接近標(biāo)準(zhǔn)限值的趨勢(shì)，但尚在標(biāo)準(zhǔn)限值范圍以內(nèi)，設(shè)備仍可以繼續(xù)運(yùn)行，但管理人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其監(jiān)視或視情況安排檢修；異常狀態(tài)指的是線路單元的某些狀態(tài)量的值已略微超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值，但短時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成很大影響，應(yīng)監(jiān)視其運(yùn)行情況，并及時(shí)檢修；嚴(yán)重狀態(tài)指的是部分狀態(tài)量的值已嚴(yán)重超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值，設(shè)備運(yùn)行存在很大隱患，應(yīng)盡快安排檢修或停止設(shè)備運(yùn)行。

本文所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)既有定量指標(biāo)，可以通過(guò)設(shè)備測(cè)量、儀器檢測(cè)等方式確定，如拉線棒彎曲、桿塔傾斜等指標(biāo)，又有定性指標(biāo)，無(wú)法進(jìn)行定量描述，如基礎(chǔ)沉降、桿塔構(gòu)件銹蝕等指標(biāo)。本文依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司以及電力行業(yè)頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1249—2013 和Q/GDW 173—2014，參考文獻(xiàn)[1-2]，使用四級(jí)評(píng)價(jià)模型確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)及桿塔單元的指標(biāo)評(píng)分依據(jù)見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)及桿塔單元的指標(biāo)評(píng)分依據(jù)

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

對(duì)于本文中的一級(jí)指標(biāo)，由于電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1249—2013對(duì)其權(quán)重值進(jìn)行了規(guī)定，因此直接采用標(biāo)準(zhǔn)的推薦值；對(duì)于二級(jí)指標(biāo)，邀請(qǐng)運(yùn)行、維護(hù)、檢修經(jīng)驗(yàn)豐富的輸電線路專家按照指標(biāo)重要性進(jìn)行排序，基于層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。

2.1 一級(jí)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)文獻(xiàn)[3-4]，各線路單元的指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表3。

表3 各線路單元的指標(biāo)權(quán)重

2.2 二級(jí)指標(biāo)相對(duì)權(quán)重的確定

使用層次分析法確定二級(jí)指標(biāo)相對(duì)權(quán)重的步驟為：對(duì)每個(gè)線路單元的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行重要性判斷，建立判斷矩陣，判斷標(biāo)準(zhǔn)采用薩蒂1～9級(jí)重要性標(biāo)準(zhǔn)矩陣；進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，由于對(duì)指標(biāo)重要性判斷過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)果相互矛盾的情況，因此需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[5]。判斷矩陣一致性檢驗(yàn)的步驟如下。

a.計(jì)算一致性指標(biāo)CI:

(1)

式中:n為判斷矩陣的階數(shù);λmax為其最大特征根。

b.查表得到平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。1～10階判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)值RI見(jiàn)表4。計(jì)算時(shí)，需根據(jù)判斷矩陣的階數(shù)查表得到RI的值。

表4 1～10階矩陣的RI值

c.計(jì)算一致性比例CR:

(2)

對(duì)各階判斷矩陣，若一致性比例CR<0.1，可認(rèn)為矩陣的一致性符合要求。對(duì)于一階和二階矩陣來(lái)說(shuō)，不需要計(jì)算CR。

d.計(jì)算指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。二級(jí)指標(biāo)相對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算公式[6]：

(3)

式中：Wi為二級(jí)指標(biāo)相對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；aij為判斷矩陣的元素。

3 架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)

對(duì)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，需要先對(duì)線路單元各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)分，再根據(jù)各設(shè)備的權(quán)重，確定各線路單元的評(píng)分；再通過(guò)對(duì)一條線路所有線路單元的得分進(jìn)行加權(quán)平均，得到架空輸電線路整體運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)結(jié)果[7]。

3.1 架空輸電線路單元的評(píng)價(jià)

對(duì)架空輸電線路單元進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟[8]如下。

a.根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)線路單元的二級(jí)指標(biāo)狀態(tài)量的總體運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)分。

b.計(jì)算線路單元所包含的二級(jí)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。

c.計(jì)算線路單元的得分情況，公式為：

Bi=Uij×Wij

(4)

式中：Uij是二級(jí)指標(biāo)Cij的得分；Wij是二級(jí)指標(biāo)Cij的相對(duì)權(quán)重；Bi是一級(jí)指標(biāo)Ci的得分。

3.2架空輸電線路整體的評(píng)價(jià)

根據(jù)線路單元的評(píng)價(jià)得分，依據(jù)公式(5)，得到整條輸電線路的整體評(píng)價(jià)：

B=Bi×Wi

(5)

式中:B是架空輸電線路整體的評(píng)價(jià)得分；Bi取值依據(jù)表3。

根據(jù)本文建立的指標(biāo)體系以及評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，基于模糊評(píng)價(jià)思想，確定輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

表5 輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4 算例

對(duì)某供電公司管轄的110 kV線路A線進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)。以線路基礎(chǔ)、線路桿塔這兩個(gè)指標(biāo)為例，線路基礎(chǔ)、桿塔運(yùn)行情況以及二級(jí)指標(biāo)分別得分見(jiàn)表6。

使用層次分析法，分別對(duì)C11至C14、C21至C24指標(biāo)進(jìn)行重要性排序，評(píng)價(jià)矩陣分別見(jiàn)表7、表8。

表6 線路基礎(chǔ)與桿塔運(yùn)行情況及二級(jí)指標(biāo)得分

表7 基礎(chǔ)二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣

表8 桿塔二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣

通過(guò)歸一化處理，得到基礎(chǔ)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量為W2=[0.467 6 0.277 3 0.159 8 0.095 3]，桿塔二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量為W2=[0.455 8 0.140 6 0.140 6 0.263 0]。通過(guò)公式(4)，得到基礎(chǔ)指標(biāo)的評(píng)價(jià)得分為B2=0.91，桿塔指標(biāo)的評(píng)價(jià)得分為B2=0.83。

同樣，得到8個(gè)線路單元的評(píng)價(jià)得分矩陣為[B1B2B3B4B5B6B7B8B9]=[0.90 0.83 0.76 0.80 0.92 0.86 0.78 0.72]。

最后，根據(jù)公式(5)，得到架空輸電線路整體運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)得分為0.809 5。根據(jù)表5，可知該線路的綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為注意狀態(tài)，需通過(guò)加強(qiáng)巡視、實(shí)施合理的檢修計(jì)劃等措施，防止線路設(shè)備狀態(tài)的進(jìn)一步劣化。其中，通道環(huán)境的評(píng)價(jià)得分最低，這是由于該線路通道內(nèi)有較多樹(shù)木，導(dǎo)致線路安全距離不滿足要求，威脅線路的安全運(yùn)行。該公司需盡快采取措施，清除障礙樹(shù)木，消除威脅因素。導(dǎo)地線單元的評(píng)價(jià)得分也較低，進(jìn)一步分析了解可知，部分地線出線損傷及銹蝕，可能會(huì)影響線路的安全運(yùn)行，該公司應(yīng)盡快安排，對(duì)地線進(jìn)行檢修及更換，保證線路的安全運(yùn)行。

5 結(jié)論

本文結(jié)合輸電線路規(guī)程DL/T 1249—2013及 Q/GDW 173—2014，建立了架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系，使用層次分析法確立了指標(biāo)權(quán)重，并采用模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)某供電公司110 kV線路建模分析，發(fā)現(xiàn)該線路存在安全薄弱環(huán)節(jié)，綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為注意狀態(tài)，向運(yùn)行維護(hù)單位提出針對(duì)性檢修建議，提升檢修效率。該評(píng)價(jià)方法可較好地評(píng)估線路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)輸電線路的運(yùn)行維護(hù)具有較好的指導(dǎo)意義。