全國輸電線路狀態(tài)檢修及在線監(jiān)測裝置應(yīng)用及開展情況調(diào)研與分析

1、我國輸電線路狀態(tài)檢修和在線監(jiān)測裝置應(yīng)用與發(fā)展的調(diào)查與分析1.輸電線路狀態(tài)檢修的概念和意義輸電線路設(shè)備狀態(tài)檢修是一種先進的檢修管理方法，它能有效克服常規(guī)檢修帶來的設(shè)備過修或失修問題，給電力系統(tǒng)和社會帶來巨大的經(jīng)濟效益。通過狀態(tài)維修，根據(jù)設(shè)備檢測收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備健康狀態(tài)表達模型和健康指示參數(shù)，采用智能決策算法診斷設(shè)備當前的健康狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備的使用壽命；如有必要，提出維護建議計劃。輸電線路是電力系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)。包括絕緣體、配件、塔架和輸電線路。它廣泛分布在平原和高山上，直接暴露在風(fēng)、雪、雨、露等自然環(huán)境中，也受到洪水、滑坡等自然災(zāi)害的破壞，作業(yè)環(huán)境相當惡劣。電力系統(tǒng)的安全可靠運行非常重要。輸電線

2、路的可靠性和運行直接決定了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。維護是保證傳動設(shè)備健康運行的必要手段。做好輸電設(shè)備的維護工作，盡早發(fā)現(xiàn)事故隱患并及時消除，使其始終處于良好的運行狀態(tài)，特別是隨著電力系統(tǒng)向高壓、大容量、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，意義重大。狀態(tài)維修是以設(shè)備當前的實際工作狀態(tài)為基礎(chǔ)，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測、可靠性評估和壽命預(yù)測，綜合各種設(shè)備的狀態(tài)信息，識別故障的早期征兆，判斷故障的位置、嚴重程度和故障的發(fā)展趨勢，根據(jù)分析診斷結(jié)果，在設(shè)備性能下降到一定程度或發(fā)生故障之前進行維修。輸電線路設(shè)備管理是電力企業(yè)設(shè)備管理的重要組成部分。維護管理的質(zhì)量對電源的健康狀況、運行性能和可靠性有很大影響。輸電線路狀態(tài)檢修是一種先進的

3、檢修管理方法，能有效克服定期檢修帶來的設(shè)備過修或失修問題，大大提高供電可靠性，給電力系統(tǒng)和社會帶來巨大的經(jīng)濟效益，需要在今后大力推廣。1.1輸電線路設(shè)備維護開發(fā)流程我國輸電線路設(shè)備維修模式的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，即從后期維修發(fā)展到定期維修，再到狀態(tài)維修。事后維修是20世紀50年代以前采用的主要方式，即在設(shè)備發(fā)生故障或事故后進行維修。這是基于當時沒有形成如此龐大的網(wǎng)絡(luò)，因此設(shè)備故障的影響很小。與此同時，大多數(shù)設(shè)備都很簡單，人們不再依賴電力。因此，當時只進行簡單的日常維護和檢修，沒有進行系統(tǒng)檢修和管理。定期維護是1954年發(fā)展起來的電力系統(tǒng)維護管理系統(tǒng)，是預(yù)防性維護系統(tǒng)的一種方法。維護等級和周期按照

4、主管部門頒布的國家統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行，統(tǒng)一維護項目、維護間隔和維護周期。這種傳統(tǒng)的維護系統(tǒng)在以前的定期檢查中確實發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的缺陷和故障，并及時排除，起到了積極的作用。然而，隨著供電技術(shù)和設(shè)備水平的提高以及改革的深入，定期維護制度的缺陷越來越明顯。正常情況下，定期維護系統(tǒng)不判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，即人力、物力和維護工作安排在預(yù)定的大、中、小維修周期。通常，在維修工作完成后，也缺乏必要的檢測手段來判斷維修質(zhì)量，即檢測設(shè)備。因此，設(shè)備維修后處理不當造成的事故狀態(tài)維修是一種先進的設(shè)備維修管理機制，是社會生產(chǎn)力發(fā)展在維修領(lǐng)域的具體體現(xiàn)。狀態(tài)維修的技術(shù)基礎(chǔ)是對設(shè)備狀態(tài)的準確評估。根據(jù)監(jiān)測手段獲得的各種狀態(tài)信息，分析

5、故障發(fā)生的現(xiàn)象，評估故障發(fā)展的趨勢，根據(jù)設(shè)備的重要性采取不同的維修策略，合理安排維修時間和維修項目，使設(shè)備狀態(tài)得到控制和控制，確保電力設(shè)備安全經(jīng)濟運行。狀態(tài)維修起源于20世紀60年代的美國航空工業(yè)，后來被用于艦船維修和核工業(yè)維修，并很快被用于電力工業(yè)。目前，國外，如美國、加拿大、法國等，多年來一直采用先進的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修方法。他們有完善的監(jiān)控系統(tǒng)，先進的測量設(shè)備和一套科學(xué)的管理方法。我國輸電線路狀態(tài)檢修仍處于探索、研究和試驗階段。由于我國國情和設(shè)備條件與國外不同，應(yīng)結(jié)合實際情況，建立一套科學(xué)的管理模式、實時監(jiān)控系統(tǒng)和各種監(jiān)控設(shè)備，并建立智能的狀態(tài)信息綜合分析專家系統(tǒng)，實現(xiàn)輸電線路的狀態(tài)檢修

6、。1.2輸電線路狀態(tài)維修所需的技術(shù)支持1.2.1基于狀態(tài)的維護的含義狀態(tài)維修是根據(jù)設(shè)備當前的實際工作狀態(tài)，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段、可靠性評估手段和壽命預(yù)測手段，綜合各類設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的狀態(tài)，識別故障的早期征兆，判斷故障部位及其嚴重程度，以及故障發(fā)展趨勢。根據(jù)分析和診斷的結(jié)果，在設(shè)備性能下降到一定程度或發(fā)生故障之前進行維護。狀態(tài)維修包括以可靠性為中心的維修和預(yù)測維修，兩者關(guān)系密切，但技術(shù)領(lǐng)域不同。以可靠性為中心的維護是一種維護策略，它在評估可能的部件故障對整個系統(tǒng)可靠性的影響的基礎(chǔ)上確定維護計劃。RCM技術(shù)是20世紀60年代初采用的第一種基于狀態(tài)的維修方法。電力系統(tǒng)中通常采用RCM技術(shù)

7、對發(fā)電廠和變電站設(shè)備進行狀態(tài)檢修。一般而言，RCM技術(shù)可用于整體設(shè)備維護。預(yù)測性維護是一種根據(jù)潛在故障和其他信息的在線或離線測量結(jié)果來安排維護的技術(shù)。其關(guān)鍵是利用先進的故障診斷技術(shù)，對潛在故障的嚴重程度進行分類和分析，以確定設(shè)備(部件)是否需要立即停止運行，并及時采取措施。通常，預(yù)測性維護技術(shù)用于特定關(guān)鍵設(shè)備的維護。1.2.2輸電線路狀態(tài)檢測項目輸電線路缺陷根據(jù)線路本身、輔助設(shè)施缺陷和外部隱患可分為三類：A.設(shè)備本體缺陷，包括基礎(chǔ)、塔架、導(dǎo)體、絕緣子、硬件和接地裝置等缺陷。b .附屬設(shè)施的缺陷，包括附屬于線路本體的各種標志、警示標志和各種技術(shù)監(jiān)控設(shè)備的缺陷。C.外部隱患，包括外部環(huán)境的變化對線

8、路的安全運行造成一些潛在威脅的情況(如房屋建筑、植樹、堆放物品、棄土等對線路的影響)。有些缺陷可以由生產(chǎn)線檢查員直接觀察到，這些缺陷可以在生產(chǎn)線正常運行的情況下通過帶電作業(yè)消除。巡邏人員不能直接觀察到的缺陷必須用儀器檢測。目前，通常有三項狀態(tài)檢測已經(jīng)被執(zhí)行如下：A.檢測線路絕緣子的等效掛鹽密度，并根據(jù)不同地區(qū)的情況和運行經(jīng)驗得出經(jīng)驗值(臨界值)C.用紅外測溫儀檢測線路五金件的工作溫度，以正常工作時五金件的溫度為參考，當工作溫度超過正常工作溫度時，根據(jù)超過的程度指導(dǎo)維修人員如何處理(跟蹤測量或更換設(shè)備)。這種設(shè)備包括：接線管、張力夾、平行槽夾、排水板等。狀態(tài)維修是在操作人員和維修人員隨時了解設(shè)備

9、狀態(tài)，加強對潛在故障設(shè)備的監(jiān)控的情況下進行的。它基于現(xiàn)場監(jiān)控和故障診斷的廣泛實施，并做出全面的維護決策。1.2.3充分實現(xiàn)狀態(tài)維修所需的技術(shù)支持A.建立國家信息庫輸電線路狀態(tài)信息庫的建立是狀態(tài)維修的基礎(chǔ)。所有收集的線路狀態(tài)信息必須輸入信息庫進行管理。輸電線路狀態(tài)信息庫的內(nèi)容非常復(fù)雜和詳細。為了提高輸電線路生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MIS)和輸電線路地理信息系統(tǒng)(GIS)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，運行人員應(yīng)及時將檢查情況和各種測試記錄記錄到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)能夠正確反映線路的狀態(tài)，從而做出維護決策。輸電線路地理信息系統(tǒng)和輸電線路生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個地方，輸電線路的狀態(tài)信息已經(jīng)進入系統(tǒng)，可以實現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理，成

10、為我們?nèi)粘９ぷ髦胁豢扇鄙俚墓ぞ吆偷昧χ?。目前，輸電線路狀態(tài)信息綜合評估系統(tǒng)和整個供電企業(yè)的管理系統(tǒng)已經(jīng)初步開發(fā)成功，但還不成熟，因此狀態(tài)評估和維護決策工作需要人工完成。狀態(tài)評估每季度進行一次，匯總線路的狀態(tài)數(shù)據(jù)，按照劣化盤形懸式絕緣子檢測規(guī)程對線路進行評級，并根據(jù)評級結(jié)果提出線路升級方案和下一年的大修改造項目。B.復(fù)雜大系統(tǒng)的可靠性評估。電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，綜合可靠性評估是RCM技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，也是可靠性工程的重要組成部分?？煽啃栽u估是根據(jù)設(shè)備的可靠性結(jié)構(gòu)、壽命模型和試驗信息，利用統(tǒng)計方法和手段，對系統(tǒng)可靠性進行性能指標評估的過程。評估復(fù)雜大系統(tǒng)的可靠性一直是一個難題。主要原因是由于

11、成本和測試組織的原因，不可能進行大量的系統(tǒng)級可靠性測試，只能使用單元測試信息。如何充分利用機組和系統(tǒng)的各種信息來準確評估系統(tǒng)的可靠性是一個相當復(fù)雜的問題。C.先進的監(jiān)控系統(tǒng)和其他方式獲取各種狀態(tài)信息。D.故障嚴重性分析。目前，故障和缺陷的評估方法都是以人為基礎(chǔ)的。由于區(qū)分故障嚴重程度是判斷設(shè)備是否停止運行的關(guān)鍵指標，因此有必要進一步研究故障嚴重程度分類及其分析方法，同時建立故障分析仿真模型和人工智能判據(jù)庫，實現(xiàn)故障診斷和預(yù)測。E.積極開展現(xiàn)場工作。如今，在線維修設(shè)備的技術(shù)正在逐步提高。如果對某些部件進行在線檢修，可以提高線路運行的可用性，保證整個系統(tǒng)的可靠性。目前，80%的電力線路維護任務(wù)可以

12、在線修復(fù)，因此有必要對帶電作業(yè)進行深入研究。F.壽命評估。設(shè)備壽命的估算是線路更新的基本依據(jù)，目前采用的基本方法是在大量實驗的基礎(chǔ)上運用概率的相關(guān)知識。例如，CICCE方法用于估計絕緣子的老化，從而獲得設(shè)備的剩余壽命。2輸電線路狀態(tài)檢修和在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀2.1維護模式和運行管理近年來，電力部門十分重視輸電線路的狀態(tài)檢修，投入了巨大的人力物力開展輸電線路狀態(tài)檢修的研究和試點工作。輸電線路狀態(tài)檢修導(dǎo)則、輸電線路運行狀態(tài)評估標準、基于在線監(jiān)測和地理信息系統(tǒng)的輸電線路管理系統(tǒng)相繼推出并應(yīng)用，逐步使輸電線路的檢修模式和運行管理科學(xué)化，取得了許多成功經(jīng)驗，為今后的全面發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。由于一些在線

13、監(jiān)測系統(tǒng)(或裝置)的可靠性不高，其應(yīng)用仍在積累經(jīng)驗；輸電線路狀態(tài)檢修導(dǎo)則剛剛頒布，輸電線路運行狀態(tài)評估標準不完善、不統(tǒng)一。因此，目前我國輸電線路仍實行定期維修，以狀態(tài)維修為補充，并逐步向狀態(tài)維修過渡。一些地方試行了國家停電檢修，形成了一套國家停電檢修管理辦法。依靠有效監(jiān)測手段的推廣和長期積累的運行維護經(jīng)驗，認真開展設(shè)備評估，定期定期停電維護逐步過渡到不定期停電維護。一些重要的輸電線路運行狀態(tài)和故障信息隨著環(huán)境和輸電線路運行狀態(tài)不斷變化，直接影響到輸電線路的安全穩(wěn)定運行。通常很難獲得實時檢測數(shù)據(jù)，包括正常運行和故障狀態(tài)信息，如絕緣子泄漏電流的變化和污染的發(fā)展；零值絕緣子的出現(xiàn)；電線下垂和溫度變化

14、；氣候和環(huán)境條件的變化；輸電線路結(jié)冰和舞動；塔架和線路的外力破壞；線路高阻單相接地故障；線路故障定位等。這些輸電線路的正?；蚬收线\行狀態(tài)與輸電線路的安全運行密切相關(guān)，但目前大多數(shù)都依賴于特定條件下的人工檢測。隨著電網(wǎng)容量的不斷擴大和設(shè)備數(shù)量的大量增加，輸電線路實時運行狀態(tài)的監(jiān)控越來越困難。即使在特定條件下，檢測也需要大量的人力，而電源單元一直無法做到這一點。一些線路設(shè)備安裝在維護人員難以到達的地方，無法獲得實時數(shù)據(jù)。在這種情況下，輸電線路運行狀態(tài)的不可知性和故障隱患與大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行之間的矛盾日益突出。近年來，國內(nèi)外許多基于無線通信網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測輸電線路特定狀態(tài)的相關(guān)監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)在電力公司投入

15、運行。成熟的有絕緣子污穢在線監(jiān)測、導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測、圖像實時監(jiān)測等。然而，大多數(shù)這些設(shè)備只有一個單一的功能。當需要新的監(jiān)測數(shù)據(jù)時，必須安裝新的監(jiān)測設(shè)備和相應(yīng)的后臺軟件，這不僅造成了重復(fù)建設(shè)和投資，增加了維護工作量，降低了系統(tǒng)的可靠性，而且使得不同廠家和設(shè)備之間的信息交換困難，兼容性差，限制了監(jiān)測設(shè)備的效能。另一方面，現(xiàn)有輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)大多監(jiān)測單一設(shè)施或監(jiān)測量，缺乏科學(xué)合理的綜合狀態(tài)評估系統(tǒng)，難以準確描述輸電線路的狀態(tài)，不利于運行或維護計劃的制定。因此，迫切需要建立一套統(tǒng)一的輸電線路運行狀態(tài)實時監(jiān)測裝置，能夠在線監(jiān)測影響系統(tǒng)運行的重要狀態(tài)，幫助線路維護和運行人員全面準確地掌握輸電線路的實時運行

16、狀態(tài)，為輸電線路的維護和安全、穩(wěn)定、可靠運行奠定堅實的基礎(chǔ)。2.2在線監(jiān)測的功能描述輸電線路遠紅外熱成像監(jiān)測。各類在線監(jiān)測系統(tǒng)一般都有先進的傳感器技術(shù)、計算機和信息處理技術(shù)、GPRS/GSM通信系統(tǒng)、專家分析系統(tǒng)和相對完整的數(shù)據(jù)信息庫。同時，專家分析系統(tǒng)可以嵌入電力系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，查詢方法靈活多樣。目前，輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)和輸電線路地理信息系統(tǒng)已在各地投入試運行和完善，部分取得了良好的經(jīng)濟效益。例如，2008年湖南輸電線路覆冰視頻監(jiān)控系統(tǒng)在冰害預(yù)警、監(jiān)測和輔助決策方面發(fā)揮了一定的作用。輸電線路全工況監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測中心主機、線路監(jiān)測數(shù)據(jù)采集終端和專家軟件組成。該系統(tǒng)以后臺監(jiān)控和分析為主，輔以前臺采集和傳輸。線路監(jiān)測數(shù)據(jù)采集終端安裝在線路桿塔上，數(shù)據(jù)采集終端定期/實時采集環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、桿塔傾角、導(dǎo)線張力、絕緣子風(fēng)偏角等信息