高海拔超高壓輸電線路檢修模式研究

摘 要：超高壓電網(wǎng)是高海拔地區(qū)今后電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，隨著我國超高壓交直流輸電線路的投運(yùn)，我國已經(jīng)步入了超高壓輸電時代。然而超高壓輸電線路建成后的檢修問題是發(fā)展高海拔超高壓電網(wǎng)必須解決的。本文通過分析，比較了現(xiàn)有故障檢修、定期檢修和狀態(tài)檢修三種檢修模式在高海拔超高壓輸電線路檢修中的不足，應(yīng)用現(xiàn)代維修理論，提出了一種基于可靠性和狀態(tài)的新型組合檢修模式并進(jìn)行論證，結(jié)果表明，該模式是適合高海拔超高壓輸電線路的經(jīng)濟(jì)有效的檢修模式。

關(guān)鍵詞：高海拔 超高壓 輸電線路 檢修 模式 可靠性 狀態(tài)

中圖分類號：O643.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0114-02

高海拔超高壓輸電線路建成后，線路的運(yùn)行維護(hù)則將是運(yùn)行單位所急需解決的關(guān)鍵問題。一種合理的、科學(xué)的檢修模式是保證高海拔超高壓輸電線路安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，也是高海拔超高壓輸電線路的運(yùn)行維護(hù)必須解決的技術(shù)難點(diǎn)。本文通過分析現(xiàn)有檢修模式在高海拔超高壓輸電線路檢修中的不足，提出了新型組合檢修模式，并進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)和論證。

通過本文的研究，提出了一種適合高海拔超高壓輸電線路的檢修模式，并制定了合理的檢修方案，彌補(bǔ)了超高壓電網(wǎng)在高海拔超高壓輸電線路檢修方面的不足，保證了高海拔超高壓輸電線路安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

1 方案的設(shè)計(jì)及論證

（1）方案的設(shè)計(jì)。

①基于可靠性的檢修。

高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)是由多個耐張段通過串聯(lián)組成的系統(tǒng)，其系統(tǒng)的可靠性取決于可靠性最低的那一耐張段，故要分析整條線路的可靠性，就是要分析耐張段子系統(tǒng)可靠性。以下將著重對輸電線路系統(tǒng)的一個耐張段子系統(tǒng)進(jìn)行分析，下文所述的高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)均是指耐張段子系統(tǒng)。

輸電線路系統(tǒng)是由各種機(jī)械元件和電氣元件構(gòu)成，另外還有一些附件設(shè)備組成，對于高海拔超高壓輸電線路而言，其元件的可靠性要遠(yuǎn)高于超高壓線路。為了研究方便，這里只選取了高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)中比較重要和容易出現(xiàn)故障的元件進(jìn)行分析，見（圖1）輸電線路系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。

通過上述假設(shè)，依據(jù)高海拔超高壓輸電線路元件的特點(diǎn)，及其在系統(tǒng)的功能和作用，可以建立如下可靠性模型（用可靠性框圖表示），見（圖2）所示。

設(shè)高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)的固有可靠性的設(shè)計(jì)值為R0，分配到系統(tǒng)串聯(lián)元件的固有可靠性的設(shè)計(jì)值依次為R0i （i=1，2，3，4），分配到并聯(lián)元件的固有可靠性的設(shè)計(jì)值依次為R0j（j=1，2，3，4）。將系統(tǒng)及元件用正常運(yùn)行值，報警限定值和標(biāo)準(zhǔn)限定值三個可靠度值將其按故障的嚴(yán)重程度劃分為四種狀態(tài)，如（圖3）所示。

對圖示三種可靠性限值和四種運(yùn)行狀態(tài)的定義如下。

正常運(yùn)行值Rz，表示高海拔超高壓輸電線路及其元件處于正常運(yùn)行狀態(tài)的最低可靠度。

報警限定值Rb，表示高海拔超高壓輸電線路及其元件處于注意運(yùn)行狀態(tài)的最低可靠度。

標(biāo)準(zhǔn)限定值Rt，表示高海拔超高壓輸電線路及其元件處于報警運(yùn)行狀態(tài)的最低可靠度。

正常狀態(tài)，表示線路的可靠性指標(biāo)都處于正常運(yùn)行值以上，線路處于正常安全運(yùn)行狀態(tài)。

注意狀態(tài)，表示線路524c4e54dd5a825ef0febb713a808ee2的少量元件的可靠性指標(biāo)低于正常運(yùn)行值，但高于報警限定值，這些故障不會影響到高海拔超高壓輸電線路的安全運(yùn)行。

報警狀態(tài)，表示線路大部分元件的可靠性已超過報警限定值，但仍高于標(biāo)準(zhǔn)限定值，這些元件故障已經(jīng)對線路的正常運(yùn)行造成了很大的安全隱患，應(yīng)及時安排檢修。

嚴(yán)重狀態(tài)，表示線路的大部分元件的可靠度低于報警限定值，一部分低于標(biāo)準(zhǔn)限定值，線路存在很高的安全隱患，系統(tǒng)隨時可能退出工作狀態(tài)。

假設(shè)高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)所有元件都是同時投入運(yùn)行，且系統(tǒng)及元件只有正常到故障一個過程，由此可建立高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)檢修計(jì)劃的數(shù)學(xué)模型為：

約束條件為：

式中，Rs（t）為輸電線路系統(tǒng)的可靠度；t為系統(tǒng)正常工作時間；Ri （i=1，2，3，4）表示串聯(lián)元件在工作時間t時的可靠度；Rj （j=1，2，3，4）表示并聯(lián)元件在工作時間t時的可靠度。

通過對數(shù)學(xué)模型的求解，就可以制定出高海拔超高壓輸電線路的檢修周期。高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)檢修周期制定分為線路元件檢修周期的制定和系統(tǒng)檢修周期的制定。通過對高海拔超高壓輸電線路元件的重要程度分析可知，不同元件實(shí)施檢修對應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)是不同的，通過對系統(tǒng)及元件的實(shí)施檢修對應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)的判斷，可求出其對應(yīng)的正常運(yùn)行時間，考慮一定的安全裕度，即可制定出系統(tǒng)或元件定期巡視檢修的周期。

②狀態(tài)檢修。

高海拔超高壓輸電線路的狀態(tài)可分為：正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)和嚴(yán)重狀態(tài)四種狀態(tài)。對這四種狀態(tài)的定義如下。

正常狀態(tài)，表示線路各狀態(tài)量處于正常運(yùn)行值以內(nèi)，線路能夠正常安全的運(yùn)行。

注意狀態(tài)，表示線路有部分狀態(tài)量低于正常運(yùn)行值，但并沒有超過報警限定值，線路仍能安全運(yùn)行，但應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行中的監(jiān)測。

異常狀態(tài)，表示線路中有些重要狀態(tài)量低于報警限定值，但沒有超過標(biāo)準(zhǔn)限定值，除了應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測外，還應(yīng)及時的安排檢修。

嚴(yán)重狀態(tài)，表示線路有些重要狀態(tài)量低于標(biāo)準(zhǔn)限定值，或大部分狀態(tài)量都低于報警限定值，線路隨時會出現(xiàn)停運(yùn)。

高海拔超高壓輸電線路的狀態(tài)量是反映輸電線路狀況的各種技術(shù)指標(biāo)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況等參數(shù)的總稱。高海拔超高壓輸電線路的狀態(tài)量都包含在導(dǎo)線、地線、桿塔及基礎(chǔ)、絕緣子等線路單元中，這些線路單元的健康狀況直接反映了整條輸電線路的健康狀態(tài)。根據(jù)狀態(tài)量對線路安全運(yùn)行的影響，對應(yīng)高海拔超高壓輸電線路的狀態(tài)，從輕到重分為4個等級，對應(yīng)的權(quán)重分別為權(quán)重1、權(quán)重2、權(quán)重3、權(quán)重4；根據(jù)狀態(tài)量的劣化程度從輕到重分為4級，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級。針對線路及元件的不同狀態(tài)，進(jìn)行分析、匯總和評估，給系統(tǒng)及元件的健康狀態(tài)進(jìn)行打分，了解線路及其元件的運(yùn)行狀況，以此制定高海拔超高壓輸電線路的檢修策略。

（2）方案的論證。

檢修模式是依據(jù)可行、可靠、可操作和經(jīng)濟(jì)的原則制定的，所以下面將從檢修模式的可行性、可靠性、可操作性和經(jīng)濟(jì)性四個方面進(jìn)行論證。

①可行性。本文提出的新型組合檢修模式是將運(yùn)用可靠性理論的定期檢修和狀態(tài)檢修進(jìn)行組合和優(yōu)化，而定期檢修和狀態(tài)檢修在超高壓輸電線路上已有應(yīng)用，故該新型組合檢修模式是可行的。

②可靠性。該組合檢修模式符合高海拔超高壓輸電線路元件的故障特點(diǎn)，同時基于可靠性的檢修和基于狀態(tài)的檢修都是以元件的運(yùn)行狀態(tài)為依據(jù)來指導(dǎo)檢修的，因此該組合檢修模式能夠在故障發(fā)生前夕實(shí)施檢修，故該組合檢修模式具有較高的可靠性。

③可操作性。定期檢修和狀態(tài)檢修已在輸電線路檢修中取得了一定的檢修經(jīng)驗(yàn)，該檢修模式只是將可靠性理論運(yùn)用于定期檢修，并結(jié)合狀態(tài)檢修進(jìn)行了優(yōu)化組合，故該模式在高海拔超高壓輸電線路檢修中是可操作的。

④經(jīng)濟(jì)性。新型組合檢修模式針對不同的元件和不同的時間實(shí)施不同的檢修方式，其用于定期檢修的費(fèi)用很少，在線路故障率穩(wěn)定后對部分重要元件采用狀態(tài)檢修，降低因設(shè)備頻繁動作導(dǎo)致設(shè)備損壞的概率，提高了線路整體的經(jīng)濟(jì)效益，故該組合檢修模式具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

綜上所述，將新型組合檢修模式應(yīng)用于高海拔超高壓輸電線路的檢修滿足可行、可靠、可操作和經(jīng)濟(jì)的要求，還能在一定程度上減輕運(yùn)行檢修人員的勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備的利用率。

2 結(jié)論

本文通過分析現(xiàn)有檢修模式，應(yīng)用現(xiàn)代維修理論，提出了一種新型組合檢修模式，并進(jìn)行了論證，得到了以下結(jié)論：通過對現(xiàn)有檢修模式的分析，提出了高海拔超高壓輸電線路檢修的新型組合檢修模式；提出了新型組合檢修模式的構(gòu)成和總體思路的框圖；提出了高海拔超高壓輸電線路系統(tǒng)的可靠性模型和高海拔超高壓輸電線路狀態(tài)評估方法；論證結(jié)果表明，該新型組合檢修模式是有效的，經(jīng)濟(jì)的。

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