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        輸電線路及變電站檢修運行方式研究

        2022-11-26 01:43:34鄭增輝段秀凱宋守祥
        電氣技術(shù)與經(jīng)濟 2022年4期
        關(guān)鍵詞:電力企業(yè)變電站故障

        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)境的復雜性,各類因素都會引起輸電線路和變電站的故障風險,繼而導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、輸電線路的運行環(huán)境及其基本特征,加強檢修管理,針對性地處理設(shè)備故障,降低城市電網(wǎng)運行中的各類安全風險。

        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)運行的安全性能,降低各類安全風險。因此,相關(guān)人員還需強化變電站、輸電線路的檢修力度,明確其檢修運行方式,用先進的檢修技術(shù),高效處理各類故障問題,使其時刻處于良好、穩(wěn)定的運行狀態(tài),為電網(wǎng)安全運行創(chuàng)造有利條件。

        2 輸電線路和變電站運行中存在的問題

        輸電線路和變電站運行過程中,周圍環(huán)境中的風險因素較多,自然環(huán)境、天氣條件都可能導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、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、桿塔沉降等風險問題[2]。這些問題的發(fā)生會直接導致輸電線路、變電站無法安全或穩(wěn)定地運行,造成不可挽回的經(jīng)濟損失。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、管理人員負責相關(guān)電氣設(shè)備的檢修與維護,但此種檢修運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)仍采用此種檢修運行方法,最終導致變電站、輸電線路檢修中重復檢修、檢修不及時等問題較為突出,嚴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、審批檢修指令時耗時較長,使得檢修前所耗費的時間較多,不僅會降低輸電線路和變電站的檢修效率,還會誘發(fā)更多安全風險,增加檢修工作強度。

        3.2 安全風險較為突出

        變電站中的電力設(shè)備較多,輸電線路所處的環(huán)境復雜,這些因素都會使電力系統(tǒng)運行中故障問題更為復雜,設(shè)備及線路的磨損程度、故障位置出現(xiàn)較大差異性。并且為維護城市電網(wǎng)、電力系統(tǒng)運行的可靠性,部分電力故障的維護需要在帶電狀態(tài)下進行,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險增加[4]。比如檢修人員在帶電區(qū)域進行檢修時,可能會面臨觸電風險,部分設(shè)備運行時的故障問題還可能引起爆炸事故。

        3.3 檢修管理機制不健全

        制度是規(guī)范變電站和輸電線路檢修運行方式的重要舉措,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制不健全。具體來說,變電站和輸電線路的檢修是一項尤為復雜的系統(tǒng)性工程,要求電力企業(yè)定期、針對性地巡檢設(shè)備,針對性地檢修維護電氣設(shè)備,同時持續(xù)監(jiān)測變電站運行、輸電線路使用過程中的故障風險。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。最終導致實際檢修工程中人員操作不規(guī)范,檢修效率不高,甚至會出現(xiàn)更多疏漏,引起較為嚴重的安全風險,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行方式

        4.1 建立一體化管理的檢修運行模式

        電力企業(yè)應(yīng)基于國家電網(wǎng)的建設(shè)標準和運行要求,定期地對變電站和輸電線路進行檢修維護。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行模式,從而通過“運檢一體化”的運行模式,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)擴大,變電站、輸電線路的檢修任務(wù)增多,一體化的運檢模式可以協(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)、計算機技術(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,建立信息化、智慧化的運檢一體化平臺。該平臺在運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)備實時采集變電站、輸電線路的運行參數(shù),提前排查故障風險。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)運行中的實時數(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)生原因和實際位置,安排檢修人員及時處理該故障,將電力安全事故風險控制在最小范圍內(nèi)。需要注意的是,對于不同負荷的變電站,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 引進新穎的檢修維護技術(shù)

        為提升變電站和輸電線路檢修運行的可靠性,還應(yīng)引進新穎的檢修維護技術(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)域地形條件較為復雜[8]。在檢修維護輸電線路時,電力企業(yè)可應(yīng)用無人機技術(shù),用無人機定期巡視復雜環(huán)境中的輸電線路。在當前時期,無人機在高清攝影技術(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行圖像,監(jiān)測輸電線路上電力電纜、電力設(shè)備、桿塔的運行情況。若在巡視過程中發(fā)現(xiàn)異常,無人機可通過拍攝的方式記錄故障問題,使檢修人員根據(jù)實際故障,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,不定期地落實設(shè)備巡視工作,采集設(shè)備運行信息,排查、預(yù)防電網(wǎng)故障風險。

        4.3 重視檢修管理制度的優(yōu)化設(shè)計

        為促進輸電線路、變電站檢修流程的標準化,電力企業(yè)還應(yīng)重視檢修管理制度的優(yōu)化設(shè)計,用制度作為約束工具,規(guī)范檢修人員的基本行為,使其用嚴謹?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、變電站運行過程中,電力企業(yè)可基于當前使用的檢修模式,細化檢修管理制度,用精細化的制度條例,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,嚴格要求檢修人員依據(jù)電力設(shè)備檢修需求,科學制定檢修方案,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、變電站檢修運維效率,還應(yīng)在檢修管理制度中補充責任制度,詳細規(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 加強檢修運行過程中安全管理

        電力設(shè)備檢修過程中會面臨著較為嚴重的安全風險,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重的安全風險,影響電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。因此,還應(yīng)加強輸電線路、變電站運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,詳細分析各類電氣設(shè)備、電力設(shè)施的分布情況,隨后結(jié)合常見的故障風險以及不同故障檢修時的安全隱患,分析檢修過程總的風險大小。之后,可按照不同程度的安全風險,劃定風險等級,制定檢修作業(yè)中安全風險的預(yù)防方案[11]。

        其次,通過安全教育,增強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,從而避免因人為因素而導致安全事故發(fā)生。在此過程中,電力企業(yè)還應(yīng)加強安全管理,規(guī)范檢修人員的操作行為,使其嚴格按照故障檢修方案進行檢修工作。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,降低安全風險。或是通過實時監(jiān)測設(shè)備運行參數(shù)的變化,預(yù)警檢修中的安全風險,發(fā)現(xiàn)安全風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、人員損失。

        4.5 重視變電站運行中的技術(shù)優(yōu)化

        為維持變電站運行穩(wěn)定性,緩解變電站檢修壓力,電力企業(yè)還應(yīng)重視變電站運行中的技術(shù)優(yōu)化,從根本上改進變電站運行方式,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的方式,維持自身的正常運行[12]。變電站繼電保護的本質(zhì)是微機保護,是利用微機自動控制技術(shù),使變電站運行中可以實現(xiàn)自動保護目標。變電站檢修過程中,微機保護能夠動態(tài)監(jiān)控變電站的供電系統(tǒng),使其自我控制、自我保護。但是由于繼電保護系統(tǒng)運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效果不明顯,因此為提升變電站的檢修運行效率,強化繼電保護效果。電力企業(yè)在進行變電站檢修時,還應(yīng)加強微機保護故障的管理,從技術(shù)角度優(yōu)化變電站的運行機制。

        首先,電力企業(yè)可通過控制微機保護整定值的方式,確保變電站繼電保護的可靠性。對此,電力企業(yè)可針對性地創(chuàng)新變電站繼電保護系統(tǒng)中的算法設(shè)計,全面地分析微機保護中的各項參數(shù),建立新型的整定值算法,以此獲取準確的整定值。其次,微機保護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位單片機作為電源處理器,以此增強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)考慮變電站微機保護過程中的電壓限制。隨后基于小波分析理論,應(yīng)用DAS芯片解決微機保護中數(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)可通過微機保護的方式自行處理故障,降低變電站檢修強度。

        4.6 構(gòu)建輸電線路檢修管理模型

        輸電線路檢修運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,加強檢修過程中的“機會約束”,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,為輸電線路運行過程中的保護手段提供嚴謹?shù)募夹g(shù),實現(xiàn)“隨時檢修”的基本目標,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險指標更為清晰。檢修人員可在模型中準確地評估輸電線路的運行狀態(tài),并按照輸電線路運行過程中的故障風險,劃分3個級別的風險等級。其中1級風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,針對性地評估輸電線路的故障風險,而2、3級風險等級包含在1級風險類別中,但風險評價指標更為詳細。檢修人員可定期地利用TMSOP模型,計算輸電線路中各結(jié)構(gòu)的故障概率,檢測其運行狀態(tài),同時按照輸電線路中常見的“塔材彎曲”、 “導線損傷”、“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)運行過程中的安全、質(zhì)量風險。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,引用先進的檢修技術(shù),同時樹立故障預(yù)防意識,加強電氣設(shè)備故障風險分析,用更完善的檢修運行管理機制,增強變電站和輸電線路運行的可靠性。

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