第10章 输电线路状态检修

输电线路状态检修及在线监测主要内容1输电线路设备检修发展历程2输电线路状态检修的意义3输电线路状态检修所需技术支持4输电线路状态检修及在线监测现状1.输电线路设备检修发展过程我国输电线路设备检修方式的发展大致经历了这样的三个阶段，即从事后检修发展到定期检修再向状态检修。事后检修是50年代以前主要采用的方式，就是在设备发生了故障或事故以后才进行检修。这是基于那时没有形成现在这样庞大的网络，因此设备发生故障时影响面小，同时大部分设备简单，人们对电力依赖性不强，所以当时只进行简单的日常维护和检修，没有开展系统检修和管理。定期检修是从1954年在电力系统各种设备发展起来的检修管理制度，这是预防性检修体系的一种方法。其检修等级、周期，均按照主管部门颁发的全国统一的规程规定执行,检修项目统一，检修间隔统一，检修工期统一。这种传统的检修制度，在以往的定检中也确实发现了设备的缺陷和故障，并及时消除，曾起到一定的积极作用。但是，随着供电技术装备水平的提高和改革的深入，定期检修制度的不足也越来越显现出来。定期检修制度一般情况下对设备的运行状态不加判断，即到了预定的大、中、小修周期便安排人力、物力、进行检修工作。定期检修造成检修费用浪费，提高了电能成本。1.输电线路设备检修发展过程状态检修是一种先进的设备检修管理机制，是社会生产力的发展在检修领域的具体体现。状态检修的技术基础是设备状态的准确评价，根据监测手段所获取的各种状态信息，分析故障发生的现象，评估故障发展的趋势，依据设备的重要程度而采用不同的检修策略，并合理地安排检修时间和检修项目，使设备状态“可控、在控”，保证电力设备安全经济运行。现今在国外，例如美国、加拿大、法国等国家已经推行输变电设备状态检修的先进方法多年，他们具备完善的监测系统，先进的测量设备，以及一整套科学的管理方法。我国输电线路的状态检修工作仍处在探索、研究、试行的阶段。1.输电线路设备检修发展过程2.输电线路状态检修意义输电线路设备状态维修是一种先进的维修管理方式，能有效地克服定期维修造成设备过修或失修的问题，可给电力系统及社会带来巨大的经济效益。通过状态检修，能根据设备检测采集的数据，结合设备健康状态表达模型及健康指示参数，运用智能决策算法诊断出设备当前的健康状态，并预测设备寿命；如有需要提出检修建议计划。电力系统的安全可靠性运行至关重要。输电线路可靠性及运行情况直接决定着电力系统的稳定和安全。检修是保证输电设备健康运行的必要手段。做好输电设备的检修工作及早发现事故隐患并及时予以排除，使其始终以良好的状态投入运行具有重要的意义，尤其是电力系统向高电压、大容量、互联网发展，其重要性更加突出。a．状态信息库的建立输电线路状态信息库的建立是进行状态检修的基础，所有采集的线路状态信息必须要进入信息库进行管理，输电线路状态信息库包含的内容是非常复杂和详细的。完善输电线路生产管理系统（MIS）和输电线路地理信息系统(GIS)数据，运行人员要及时把巡视情况和各种测试记录录入系统，使系统能够正确反映线路的状态，以便进行检修决策。输电线路地理信息系统(GIS)、输电线路生产管理信息系统(MIS)已在各地推广使用，线路的状态信息都已进入系统，可以实现对状态数据的管理，已成为我们日常工作中不可缺少的工具和得力助手。输电线路状态信息综合评估系统和整个供电企业的管理系统目前已初步研发成功，尚不成熟，所以状态评估和检修决策这部分工作要由人工来完成。状态评估每季度进行一次，汇总线路的状态数据，根据《架空输电线路设备评级管理办法》对线路进行评级，根据评级的结果，有针对性地提出线路升级方案和下一年度的大修、改进项目。3.输电线路状态检修所需的技术支持b．复杂大系统的可靠性评价。电力系统是一个复杂的大系统，综合的可靠性评估是关键技术，也是可靠性工程的重要组成部分，可靠性评估是根据设备的可靠性结构、寿命模型及试验信息，利用统计方法和手段，对评价系统可靠性的性能指标给出估计的过程。对复杂大系统的可靠性评估一直是难题，主要原因是由于费用和试验组织等方面的原因，不可能进行大量的系统级可靠性试验，而只能利用单元试验信息，如何充分利用单元和系统的各种信息对系统可靠性进行精确的评估是相当复杂的问题。3.输电线路状态检修所需的技术支持c．故障严重性分析。现在对故障、缺陷的评定方法还都是以人为主的办法来区分。由于区分故障严重性是确定设备是否退出运行的关键性指标，因此还需要进一步深入研究线路的故障严重性分类及其分析方法,同时建立故障分析的仿真模型，建立具有人工智能的判据库，实现故障的诊断和预测。d．积极开展带电作业。现今带电检修设备的技术逐步提高，如果实现部分元件的带电检修，就可以提高线路运行的可用率，保证整个系统的可靠性。现在电力线路可以带电检修80%的检修任务，因此需要进一步进行带电作业工作的研究。e．寿命估计。对设备寿命估计是对线路更新的基本依据，目前所采用的基本方法是在大量的实验基础上利用概率的相关知识。如使用CICGEⅡ方法对绝缘子老化进行估计，从而得到设备的剩余寿命。3.输电线路状态检修所需的技术支持4输电线路状态检修及在线监测现状近年来，基于无线通信网络对输电线路特定状态进行在线监测的相关监测装置有不少在国内外电力公司挂网运行。比较成熟的有绝缘子污秽在线监测、导线温度在线监测、图像实时监控等。但这些装置大都只具单一功能，当需要新的监测数据时须安装新的监测装置和相应的后台软件，这样不但造成了重复建设和投资，增大了维护工作量，降低了系统可靠性，且不同厂商和设备间的信息很难交流，兼容性差，限制了监测装置的功效。另一方面，现有的输电线路监测系统大都是对单个设施或监测量的监测，缺乏科学合理的综合状态评估系统，难以对线路的状态作准确的描述，不利于运行或检修计划的制定。因此，亟待建立一个统一的输电线路运行状态实时监测装置，对影响系统运行的重要状态进行在线监测，帮助线路维护和运行人员全面准确地掌握输电线路的实时运行状态，为输电线路的检修和安全、稳定、可靠运行奠定坚实的基础。目前用于输电线路在线监测装置主要有线路电气绝缘监测、机械力学监测、线路环境监测等几类。具体来说有：(1)绝缘子污秽在线监测；(2)绝缘子线路覆冰在线监测；(3)输电线路导线覆冰在线监测；(4)输电线路雷电流行波在线监测装置；(5)输电线路温度和弧垂在线监测；(6)接地电阻自动监测；(7)输电线路拉线防盗在线监测研究；(8)高压输电线路接点温升在线监测；(9)输电线路无线远程连续视频在线监测;(10)输电线路远红外热成像监测。4输电线路状态检修及在线监测现状各类在线监测系统一般均具有：先进的传感器技术、计算机与信息处理技术，GPRS/GSM通讯系统，专家分析系统及较为完备的数据信息库，同时专家分析系统可嵌入电力系统MIS网，查询方式灵活多样等功能。目前输电线路全工况监测系统和输电线路GIS地理信息系统已在各地试运行和完善之中，有的已取得良好的经济效益，如湖南的输电线路覆冰视频监测系统在2008年冰害的预警、监测、辅助决策中发挥了一定作用。4输电线路状态检修及在线监测现状5绝缘子污秽在线监测1992年，武汉邮电科学研究院研究了光纤传感器测量等值盐密的可行性，得出光强与盐分含量的有关试验结论，论证了采用光纤传感器测量输变电设备外绝缘等值盐密的可行性。2002年河南省电力公司将研制出的等值盐密在线监测系统在河南新乡220kV线路上挂网试运行至今，取得了一定的效果。该等值盐密在线监测系统近几年已在我国北方部分地区挂网运行，但该系统目前尚未在各电力公司推广使用，主要是等值盐密测量的准确性有待验证。采用等值盐密在线监测技术作为特高压线路状态检修的依据还不成熟。6.1雷电定位系统6雷电在线监测雷电探测定位的原理是对雷电发生时伴有的电磁辐射信号等雷电波信息特征量进行测定，再通过算法分析来得到雷电发生的时间、地点、雷电流幅值、极性与回击次数等相关雷电信息，呈现出雷电活动的实时动态图。目前采用的雷电探测定位技术有定向雷电定位技术和时差雷电定位技术。定向雷电定位技术根据2个及以上探测站接收到的雷电电磁信号测定雷电方位角，再根据三角定位原理计算出雷击点的位置。时差定位技术根据电磁信号到达各探测站的时间差来计算雷击位置，根据电磁波的强度来确定雷电流的大小。6.1雷电定位系统6雷电在线监测雷电定位系统对雷电的定位非常有效，便于检修人员及时找到雷击点，在输电线路运行中已广泛应用。雷电定位系统在应用中也存在一些问题：①雷电定位系统给出的雷电流幅值无法确定其准确性，存在较大的误差，这在很大程度上影响了线路雷击方式的判定；②按雷电定位系统给出的地区雷暴日数较高，与常规方法得出的雷暴日有较大出入。在具体应用中针对雷电定位系统得出的雷电流幅值和雷暴日数目应根据实际情况进行分析，建议配合采用其他手段积累雷电流幅值和雷暴日数目的相关数据。6.1雷电流在线测量6雷电在线监测雷电流在线测量可测量雷电流大小、波形参数，有利于判断雷击方式，可积累雷电基础参数，有助于分析雷击输电线路的影响因素，对在各种典型地区有针对性地采取合理有效的防雷措施具有重要作用。线路防雷遇到的一个重要问题是雷击方式的确定。线路遭受雷击而跳闸的原因有反击和绕击2种。有时线路的雷击跳闸由绕击引起，却错误地降低接地电阻，浪费了大量的人力和物力，效果也不明显。目前常用的方法是反推法，根据测量到的雷电流大小来确定雷击方式，雷电流小于60kA即判断为绕击；雷电流大于60kA即判断为反击。这种方法明显缺乏足够的说服力，迫切需要其他方法来解决该问题。区分绕击和反击的最好方法是在线路上安装雷电流测量装置，即“寻迹器”。雷电寻迹器是能测量雷电流方向(即区分从地端流向导线或从导线侧流向地)的测量表计。7微风振动的监测微风振动监测通过微风振动监测仪对导线与线夹最后接触点外一定距离处导线相对于线夹的弯曲振幅值(峰峰值)及振动频率进行连续监测，记录实际振动数据。在输电线路关键区段实施微风振动在线监测，实时积累大量数据，对于分析线路运行、改进设计以及寿命评估都将起到不可替代的作用。8输电线路视频监控输电线路视频监控是通过在施工点附近、人口密集区、林区、开发区、交通繁忙区等危险地点安装线路视频监视装置，实时监视、记录这些危险地点的环境情况，及时发现违章和危及线路安全运行的行为，并及时制止，避免造成事故。同时可观察和记录线路覆冰、覆雪等过程。输电线路视频监控系统可实时观测线路和杆塔状况，同时该系统的介入对线路的运行不构成影响，有利于掌握线路和杆塔状态，对于提高运行的可靠性有积极的作用，考虑到其成本及在恶劣天气条件下(毛毛雨、雾、覆冰等)的观察效果，在高压线路关键位置和特殊恶劣环境条件的杆塔上(如2个大跨越杆塔)可装设视频监控系统，积累运行数据。9输电线路覆冰监测通过输电线路覆冰在线监测系统可对线路覆冰重量、气象环境数据、导线张力变化、导线振动等信息进行远程、时实采集和分析处理，及时了解现场情况，对线路覆冰状况进行评估和预警，进而指导对相关线路采取针对性防治措施，有效地防止输电线路因覆冰引起导(地)线、金具、绝缘子损坏和倒塔事故的发生，提高线路运行的安全可靠性。目前国内外均有一些输电线路覆冰在线监测装置面世，其基本实现手段主要可以分为两种。一种是对倾角一弧垂进行实时测量，然后反推线路覆冰程度；另一种是通过视频监控来实现。9输电线路覆冰监测输电线路一旦发生覆冰，则由于导(地)线重量增加，最直观的表现就是导(地)线弧垂加大。导(地)线张力大到一定程度后，就会导致杆塔、横担出现变形；在某些情况下，如果出现不平衡张力，还会导致杆塔倾倒。通过对导(地)线的弧垂和杆塔倾角进行测量，再结合导(地)线温度测量和环境气象信息监测系统，就可以通过计算公式推导得到线路的覆冰程度。但由于影响输电线路覆冰的因素很多，且各因素之间相互关系复杂，目前还无法准确得到导(地)线弧垂和杆塔倾角与线路覆冰型式、分布、程度之间的准确关系。输电线路视频监视系统