唐興鑫

（貴州電網(wǎng)有限責任公司遵義供電局，貴州 遵義 563000）

0 引言

當前社會整體電力需求的增多，給電網(wǎng)運行造成了較大的壓力。保證輸電線路的運行安全，應(yīng)能夠結(jié)合不同電壓條件下電能供應(yīng)設(shè)備設(shè)施的進行要求，通過對輸電線路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，搭配日常的定期點線路檢修與維護，及時發(fā)現(xiàn)輸電線路運行中存在的安全隱患和問題。將智能化的技術(shù)應(yīng)用到輸電線路運行與檢修當中，對提升輸電線路檢修效率，保障輸電線路和電網(wǎng)運行安全具有積極的意義。

1 35～110kV 輸電線路運行要求

1.1 桿塔與基礎(chǔ)

35～110kV 輸電線路在當前電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展中較為常見，以保障電網(wǎng)輸電線路的運行安全為主要目的，結(jié)合當前35～110kV 輸電線路運行的情況，應(yīng)該能夠圍繞桿塔基礎(chǔ)、導線、絕緣子、金具等部分，在保證其遵循輸電線路運行基本要求的前提下，對輸電線路進行檢修維護。

在桿塔與基礎(chǔ)方面，受到長時間暴露于空氣環(huán)境以及運行損耗等方面的影響，塔桿基礎(chǔ)表面水泥脫落，會使得桿塔鋼筋外露，出現(xiàn)桿塔基礎(chǔ)腐蝕等情況，影響桿塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。針對檢測中發(fā)現(xiàn)的桿塔傾斜、橫擔外協(xié)等情況，應(yīng)基于桿塔傾斜、橫擔歪斜最大允許值的標準（表1），對是否需要進行檢修維護進行判斷[1]。

表1 桿塔傾斜、橫擔歪斜最大允許值標準

且當桿塔的橫向或縱向裂縫寬度超過0.2mm 時，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桿也會出現(xiàn)裂縫。針對這一方面的問題，應(yīng)能夠及時對相應(yīng)的桿塔基礎(chǔ)表面進行檢修與維護處理。

1.2 導線與地線

在輸電線路的導線與地線方面，基于保障輸電線路安全運行的目標和要求，應(yīng)以導線和地線的強度為試驗依據(jù)。在導線和地線表面出現(xiàn)較為明顯的銹蝕、外層脫落等情況下，依據(jù)強度試驗的結(jié)果，判斷是否需要通過換線來保障線路的正常運行狀態(tài)[2]。對導線地線斷股損傷界面不超過總面積7%的情況，可以應(yīng)用纏繞或護線與絞線的方法進行處理，對強度試驗標準超過原破壞值4%或損傷超過2 種以上的線路進行切斷重接。導線、地線界面損失處理標準如表2 所示。

除以上內(nèi)容外，對絕緣子部分，應(yīng)重點針對絕緣子表面損壞、老化、龜裂等問題，及時采取相應(yīng)的維護措施；對金具部分，主要考慮金具連接處轉(zhuǎn)動不靈活、安全系數(shù)降低等問題進行檢修維護。

2 35～110kV 輸電線路檢修技術(shù)的應(yīng)用

考慮35～110kV 輸電線路在我國的電網(wǎng)建設(shè)中分布較為廣泛，為保證這一范圍內(nèi)輸電線路的運行安全效果，需要定期對輸電線路進行檢修維護。在新發(fā)展階段，可以嘗試將先進的檢測技術(shù)與監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)合起來，以構(gòu)建巡視巡檢系統(tǒng)的方式，不僅可以實現(xiàn)對輸電線路運行情況的實時檢測，也能夠基于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫來獲取對相關(guān)故障問題進行檢修和維護的數(shù)據(jù)經(jīng)驗作為參考，從而有效提升輸電線路檢修維護的效果，保障輸電線路的運行安全?；诖?，在對35～110kV 輸電線路應(yīng)用的檢修技術(shù)進行分析時，主要可以從以下方面來入手。

2.1 GIS 狀態(tài)檢修系統(tǒng)應(yīng)用

將GIS 技術(shù)應(yīng)用于35～110kV 輸電線路的運行檢測當中，可以讓檢修人員直接借助移動智能端來獲取輸電線路各個節(jié)點的具體位置，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)故障或線路破損情況的具體位置。而借助系統(tǒng)智能端，也可以將輸電線路運行的現(xiàn)場情況實時傳回到管理中心。在這一過程中，GIS 技術(shù)主要能夠滿足輸電線路運行范圍內(nèi)氣象環(huán)境、設(shè)備外絕緣設(shè)備配置等方面參數(shù)的綜合統(tǒng)計與分析[3]。在依據(jù)最終檢測到的結(jié)果來繪制線路運行和故障分布圖像后，可以為相應(yīng)的線路運維人員提供科學的信息支持和參考。

（1）基于保障35～110kV 輸電線路運行安全的目的，在設(shè)計以GIS 技術(shù)為基礎(chǔ)的輸電線路運行狀態(tài)檢修系統(tǒng)時，首先應(yīng)構(gòu)建好空間充足的GIS 數(shù)據(jù)庫。GIS 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖1 所示，GIS 數(shù)據(jù)庫中應(yīng)主要儲存空間和屬性兩方面數(shù)據(jù)，其中，空間數(shù)據(jù)以輸電線路所在位置區(qū)域的地圖，能夠直接反映出線路區(qū)域的地形地貌、山川河流分布情況、交通狀況、建筑分布情況。在更為細致的專題圖像中，則可以明確線路、桿塔、變電站等電力設(shè)施的基本信息；屬性數(shù)據(jù)則主要包括電力設(shè)施的基本信息、運行信息以及動態(tài)變化信息。

圖1 GIS 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

（2）在構(gòu)建GIS 數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，還應(yīng)明確系統(tǒng)運行依據(jù)的離線檢測檢修方式?；诓贾眉茉O(shè)輸電線路的野外環(huán)境復(fù)雜性特點，檢修系統(tǒng)運行依據(jù)的檢修設(shè)備種類較多，可以借助GIS 來對輸電線路進行離線檢測檢修。這種檢修模式主要是指在未配置過多在線檢測設(shè)備的情況下，由檢修人員針對各類電力設(shè)備的狀態(tài)量統(tǒng)計分析情況，確定現(xiàn)有電力設(shè)備運行的健康等級，進而依據(jù)判斷結(jié)果來對相應(yīng)的電力設(shè)備進行檢修。

在這一模式下應(yīng)用GIS 狀態(tài)檢修系統(tǒng)，應(yīng)該以構(gòu)建全面的線路范圍人工巡視體系為主要方式，將巡線人員手持的衛(wèi)星定位裝置與監(jiān)測系統(tǒng)有效結(jié)合起來，待巡線員在終端設(shè)備中輸入電力設(shè)備狀態(tài)量后，可以直接依據(jù)GPRS 來將輸電線路現(xiàn)場的設(shè)備信息傳輸至系統(tǒng)中心[4]。同時，依據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將以往輸電線路檢修數(shù)據(jù)導入GIS 系統(tǒng)中，作為輔助檢修決策的主要依據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，考慮輸電線路檢修以指向狀態(tài)檢修為主，在現(xiàn)階段輸電線路難以滿足全面在線狀態(tài)檢修要求的情況下，可以嘗試在構(gòu)建GIS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過部分區(qū)域的在線示范作為離線狀態(tài)檢修的在線補充，從導線溫度控制系統(tǒng)、反外力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)等角度，進一步提升離線狀態(tài)檢修和在線檢測的可靠性。同時，也應(yīng)考慮狀態(tài)檢修工作對保障輸電線路正常運行的重要性，仍需要強調(diào)兼顧定期檢修的作用效果。基于此，可以結(jié)合設(shè)備狀態(tài)評價邏輯（圖2），作為對輸電線路設(shè)備狀態(tài)評價系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù)。

圖2 設(shè)備狀態(tài)評價邏輯

（3）對輸電線路運行檢修系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以數(shù)據(jù)規(guī)約墻、信息交互平臺、應(yīng)用支持層、應(yīng)用層為主。在嚴格遵循相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)范和技術(shù)標準要求建設(shè)系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)規(guī)約墻主要負責為不同設(shè)備的供應(yīng)商和數(shù)據(jù)的交換提供無縫連接的渠道；信息交互平臺負責監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸命令的交互傳遞；應(yīng)用支持層以數(shù)據(jù)庫服務(wù)、GIS平臺信息服務(wù)和相應(yīng)的輔助軟件平臺為主。

（4）對基于GIS 技術(shù)的輸電線路檢測系統(tǒng)進行硬件部分的設(shè)計，應(yīng)具體包括現(xiàn)場監(jiān)測裝置及其輔助設(shè)備、通信傳輸單元、供電設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、輸電線路通信集成平臺以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器六部分內(nèi)容。其中，現(xiàn)場監(jiān)測裝置及其輔助設(shè)備以溫度監(jiān)測傳感器、線路視頻監(jiān)測裝置、泄漏電流監(jiān)測儀、主機箱、設(shè)備安裝固定夾具材料為主；通信傳輸單元主要由微波通信發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備實現(xiàn)傳輸功能；供電設(shè)備以太陽能板、電池和充電控制器構(gòu)成；網(wǎng)關(guān)主要設(shè)置在主站，用于支持主要設(shè)備的通信轉(zhuǎn)換和信息集中；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器則主要負責存儲集成平臺上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息[5]。

對檢測系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計，主要由服務(wù)器和客戶端兩部分構(gòu)成。其中，服務(wù)器主要以C/S 結(jié)構(gòu)來支持運行，主要發(fā)揮對原始數(shù)據(jù)層的處理和收發(fā)解析等功能；客戶端主要應(yīng)用服務(wù)器/瀏覽器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，發(fā)揮顯示、統(tǒng)計以及人為管理等方面的功能作用?？紤]客戶端需要與用戶進行直接接觸，對該部分結(jié)構(gòu)內(nèi)容的設(shè)計應(yīng)能夠結(jié)合實際情況進行考慮。

2.2 輸電線路狀態(tài)專家模塊設(shè)計應(yīng)用

在構(gòu)建GIS 狀態(tài)檢修系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)以專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過對專家系統(tǒng)模塊的設(shè)計應(yīng)用，實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的分析處理，從而得到輸電線路運行狀況的科學評價結(jié)果?；诖?，現(xiàn)階段能夠用于輸電線路運行狀態(tài)檢測的專家系統(tǒng)，主要包括基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及組合模型四種算法的專家系統(tǒng)給類型。

本文在對輸電線路狀態(tài)專家模塊進行設(shè)計時，主要以模糊理論算法作為依據(jù)。在結(jié)合巡線測試信息的基礎(chǔ)上，應(yīng)用層次分析法來構(gòu)建模擬評價系統(tǒng)，進而對線路的運行狀態(tài)進行合理推斷。將輸電線路的評價劃分為針對若干設(shè)備的評價后，再從設(shè)備中提取主要的指標，利用模糊理論來建立不同指標相對應(yīng)狀態(tài)下的隸屬函數(shù)，在將線路現(xiàn)場各種運行狀態(tài)量模糊化處理后，可以結(jié)合指標的權(quán)重來對輸電線路設(shè)備進行單獨評價和綜合評價。

（1）基于這一思路，首先需要構(gòu)建模擬判斷模型。在將輸電線路運行檢修的整體問題劃分為各個子系統(tǒng)部分后，以一種改進的1.0-1.9 標度法來構(gòu)造層次判斷矩陣，判斷矩陣A=（aij）n×n具有如下特征：i，j∈n，aij＞0；aii=0；aij=1/aji。其中，i=j=1，2，…，n。

然后需要對矩陣元素進行歸一化處理，以按行相加的方式得到的計算結(jié)果，即為判斷矩陣的近似特征向量，在此基礎(chǔ)上還需要對最大特征值進行計算，進而通過一致性檢驗的方式，在保證檢驗關(guān)系符合相關(guān)標準的情況下，做好層次總排序。

（2）對輸電線路狀態(tài)的模糊化處理，以輸電線路桿塔為例，結(jié)合前面的分析發(fā)現(xiàn)，輸電線路桿塔會隨著運行時間增長而出現(xiàn)傾斜問題，在傾斜調(diào)度不超過5‰時，桿塔本身能夠保證正常的運行狀態(tài)，基于這一標準，可以重點參考輸電線路狀態(tài)評價相關(guān)的標準要求，重點圍繞桿塔傾斜度、橫擔歪曲度、主材彎曲度以及拉線銹蝕情況，在明確各個部分評價扣分的標準后，選擇適合個性指標的隸屬函數(shù)類型。

2.3 基于檢測模糊評價的檢修策略

在考慮35～110kV 輸電線路運行特點的基礎(chǔ)上，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)對運行狀態(tài)評分的結(jié)果差異，采取有針對性的檢修措施。

以百分制為前提，當經(jīng)過系統(tǒng)監(jiān)測得到的評分處于正常狀態(tài)（85～100）時，在檢修工作中，只需要圍繞絕緣子表面清掃、線路避雷針檢查及測試、金具緊固等內(nèi)容進行，且檢修周期也以正常頻率進行。

當經(jīng)過系統(tǒng)監(jiān)測得到的評分處于注意狀態(tài)（70～85）時，應(yīng)能夠適時提前安排具體的檢修工作.例如，對處于這一狀態(tài)下的輸電線路運行狀態(tài)進行檢修，應(yīng)具體強調(diào)零部件更換、基礎(chǔ)外觀修復(fù)、桿塔拉線防腐處理、更換桿塔拉線、帶電更換絕緣子等內(nèi)容。

當系統(tǒng)監(jiān)測評分處于異常狀態(tài)（55～70）時，應(yīng)在執(zhí)行以上檢修內(nèi)容的基礎(chǔ)上，再增加修復(fù)加固基礎(chǔ)、扶正加固桿塔、修復(fù)導地線、調(diào)整弧垂等針對主要部件的處理維護內(nèi)容。

當系統(tǒng)監(jiān)測評分處于危險狀態(tài)（55 以下）時，還需要在檢修工作中增加更換加裝導地線、更換加裝桿塔、納入年度大修技改工作等方面的內(nèi)容。

3 結(jié)語

綜上所述，將智能化技術(shù)應(yīng)用到35～110kV 輸電線路的運行檢修工作中，能夠滿足對輸電線路運行情況的實時監(jiān)測和管理控制需求。在充分考慮現(xiàn)階段35～110kV 輸電線路基本構(gòu)成的前提下，基于對輸電線路進行日常檢修與維護的頻率和準確性的要求，可以嘗試將GIS 系統(tǒng)和專家系統(tǒng)與輸電線路的運行檢修機制結(jié)合起來，以更為科學的技術(shù)方法來提升輸電線路的檢修與維護效果。