特高壓交流工程啟動調試效果評估探索

燕 灝，栗向鑫，趙冬雯

(1.國網北京市電力公司石景山供電公司，北京 100043；2.國家電網華北分部, 北京 100053)

0 引言

啟動調試是特高壓交流工程建成后投入運行前的關鍵環節，是特高壓交流工程安全高效運行的有力保障。自首條特高壓交流線路長治—南陽—荊門工程啟動調試后，國家電網公司經營區域內開展了多項特高壓交流工程啟動調試，啟動調試技術基本成熟，并積累了大量寶貴的經驗。

我國首條跨區域聯網的特高壓交流線路長治—南陽—荊門工程啟動調試歷時近6個月；特高壓交流北京東—濟南工程啟動調試歷時近3個月，結合既有特高壓交流工程建設經驗，啟動調試技術顯著提升；特高壓交流北京東—濟南輸變電工程，啟動調試采用調試人員現場下令模式，由于調試銜接、設備消缺等因素，啟動調試時間較計劃時間相對滯后；特高壓交流昌樂—濟南—石家莊—晉北—蒙西工程，線路總長達1 132 km，工程新建變電站在河北和天津與500 kV主網存在電氣聯系，山西、內蒙境內變電站僅做開關站使用，電壓控制要求較為苛刻，河北—山西段線路存在過電壓風險，經過反復計算和論證，創新采用分段啟動調試的模式，即“先站內啟動，后站間啟動”，取得較好的調試效果；特高壓交流廊坊南—錫盟工程，啟動調試期間出現雨雪天氣，部分線路及桿塔覆冰、積雪，對調試試驗和設備管理提出了嚴峻的考驗；特高壓交流天津南—保定—晉中—榆橫工程，啟動調試首次增加了VFTO、可控避雷器等過電壓抑制措施試驗，通過調試試驗和風險預控，新建一、二次設備充分磨合，工程順利投運。

特高壓交流工程啟動調試是工程建設的最后一個階段，同時也是系統運行的第一個階段，參與單位眾多，受關注程度較高。在特高壓交流工程規模化建設時代來臨的背景下，針對特高壓交流工程啟動調試效果進行研究，對于促進電網運行整體管理能力具有一定的現實意義。下面探討建立特高壓交流輸變電工程啟動調試效果評估模型，以期為評判工程啟動調試效果探索相關技術手段。

1 啟動調試基本概念

“啟動調試”，即基建工程各系統間的綜合聯調，廣義的理解，既包含“調”又包含“試”，指的是開展基建工程所有的子系統調試工作，使其符合設計要求、正常運行條件，保障整體系統性能達到最優效果，滿足正常運行要求。啟動調試是在一定時間內持續動態的過程，經由電網大系統到設備子系統多次反饋和調試優化，由此判斷系統功能結構的完整性、合理性和科學性。

特高壓交流工程啟動調試，是工程建設階段和運行階段銜接的關鍵環節，是向電力系統調度運行和運維檢修部門移交工程的重要保證，就管理而言，啟動調試階段是特高壓交流工程建設及運行工作中技術性最強、協調配合要求最高的環節之一。

特高壓交流輸變電工程建設過程中涉及許多高新技術，且交流輸變電系統由多個獨立的子系統有機組合而成。特高壓交流輸變電系統各子系統及其接口較為復雜，其既相互獨立又相互聯系、相互制約。為保障特高壓交流工程啟動調試后安全運行，使其滿足電網整體運行控制的要求，需要進行整體性的啟動調試，使所有系統及接口相互匹配和正常運行，達到優化各系統狀態和整體性能的效果。因此，特高壓交流工程啟動調試是必要且不可或缺的。按照系統可靠性理論中的失效率曲線效應(如圖1所示)，新建特高壓交流工程各子系統內部和彼此之間需要一定時間跨度的磨合，才會從失效率較高的早期階段進入失效率較低的隨機失效階段，此時新建系統設備的安全性得到顯著的提升，適合正式投入運行。

圖1 失效率曲線

2 啟動調試效果評估指標

2.1 指標選取原則

特高壓交流工程啟動調試效果評估前，需要選取合適的評估指標作為度量啟動調試—電網運行特征的參數，通過衡量其質量好壞，來評定特高壓交流工程啟動調試效果。根據特高壓交流工程啟動調試安全系統特征，構建特高壓交流工程啟動調試安全指標應是由若干相互聯系、相互作用、相互交織、具有層次性和結構性指標組成的有機集合。

由于特高壓交流工程啟動調試復雜且層次眾多，子系統既有相互作用，又有相互間的輸入與輸出；啟動調試效果評估指標中既有動態的指標又有靜態的指標，既有定性的指標又有定量的指標，因此，特高壓交流工程啟動調試效果評估指標體系應該具有一定的層次結構，應選擇靈敏、可度量且內涵豐富的指標作為評價指標，具體應遵循以下原則：

1) 科學性：指標體系一定要建立在科學的基礎上，能夠較客觀、真實地反映特高壓交流工程啟動調試的內涵。

2) 完備性與信息綜合性：要求指標體系覆蓋面廣，能綜合反映特高壓交流工程啟動調試效果的相關方面。

2.2 指標構建過程

構建特高壓交流工程啟動調試效果評價指標體系可采用以下步驟。

1) 對特高壓交流工程啟動調試效果進行層次分析。

2) 對描述特高壓交流工程啟動調試基本層次狀態指標進行“海選”。

3) 初步確立指標體系。

4) 采取專家分析法等科學評估手段，確立符合工程實際的指標體系。

根據特高壓交流工程啟動調試效果指標建立的原則，通過分析指標間的關系，初步篩選體現特高壓交流工程啟動調試安全內涵、調試過程的因素，探索構建特高壓交流工程啟動調試效果評價指標，如表1所示。隨著特高壓交流工程啟動調試工作持續優化，指標和評估方法也會隨之不斷調整。

表1 特高壓交流工程啟動調試效果評估指標

由于各個指標的量綱不同，其評價的標準也不同，為了將各個指標合成一個綜合評價結果，首先必須將每個指標進行無量綱化處理，即將指標與其標準值相比較。因此，指標標準值在評價過程中是一組很重要的量，它是衡量人們對被評價對象的指標值滿意程度的標準。反映了在一定時期人們對評價對象某一方面發展水平的要求，這種要求是一類或者某一個被評對象某一方面發展的客觀可能性與人們對它的主觀期望的綜合。在特高壓交流工程啟動調試效果評價指標中，指標標準值應體現“電網安全運行”這個總要求。

3 啟動調試效果評價模型

設y為特高壓交流工程啟動調試效果，x1，x2，…，xn分別為影響特高壓交流工程啟動調試效果的評估指標，f(xi)為描述各評估指標xi(i=1，2，…，n)獨立作用對特高壓交流工程啟動調試效果的貢獻函數，則有：

式（1）兩側均除以y，可得：

將表1中各因素代入式(2)中，可得式(3)：

其中：

式(3)中，λ、α、β、δ、ε、γ為各類指標的權重，且λ+α+β+δ+ε+γ=1。

由于評估指標Q是一個較為復雜的研究課題，常用方法有定性分析法、統計學相關法、實證研究法、智能方法和系統工程法等，在分析過程中，不僅要構建相應分析因子，還需要考慮相關分析因子之間存在的關聯性，鑒于篇幅限制，暫不考慮可靠性因素，僅針對設備系統功能實現和建設質量情況建立評估模型，則有：

由以上可知，式(3)可以轉換為：

其中，m為特高壓交流工程啟動調試效果評價值(m＜1)；λ+α+β+δ+ε≈1。

權重可以由啟動調試相關負責人根據工作經驗和表1中各評價指標影響程度的強弱對λ、α、β、δ、ε的重要性進行分析和評估，按照λ+α+β+δ+ε=1的原則，獨立給出各個權重參數的值；然后再對各權重參數求出平均值，以此作為最終的各權重參數值。

綜上，對已知k個特高壓交流工程啟動調試效果分別進行評價，可得到k個m值，然后對這k個m值求平均，則有：

可將m—作為特高壓交流工程啟動調試效果評價的閾值，對于第k+1個特高壓交流工程啟動調試，可按照上述方法進行評估，得到評估值為mk+1，若mk+1＜m—，則評價該工程調試效果不好；若mk+1＞m—，則評價該工程調試效果可以接受，并且mk+1值越大越好。

4 實例分析

4.1 樣本采集

采集3個特高壓交流輸變電工程啟動調試數據，由于參與工作深度不同，部分數據存在誤差，隨著研究持續深入，可采用問卷調查法、現場記錄法、資料審閱法等方式進行數據整理、歸納和分析，以期能夠更加貼近工程實際。

4.2 樣本計算

3個特高壓交流工程啟動調試數據整理如表2，3，4所示。由式(5)可知，m為特高壓交流工程啟動調試效果評價值；且λ+α+β+δ+ε≈1，根據平均值法，可得λ=α=β=δ=ε=0.2。

表2 a工程樣本數據

表3 b工程樣本數據

將權重值代入式(5)，可以得到三個特高壓交流工程啟動調試效果的m值，分別為：m1=0.972，m2=0.941，m3=0.943。

特高壓交流工程a、b、c分別通過3個月、4個月和6個月時間完成啟動調試各項工作，并投入運行。建立這3個工程啟動調試項目評價值曲線，如圖2所示，可知：

1) 特高壓交流輸變電工程a、b、c分別通過3、4、6個月啟動調試后投入運行。歷時3個月的工程a調試時間低于工程b、c，但其m值高于工程b、c，由此可知，啟動調試效果與啟動調試時間正相關性不顯著。

2) 特高壓交流輸變電工程b的m值略大于工程c的m值，這是由于特高壓交流輸變電工程b接入系統網架電氣支撐較為堅強，而工程c接入網架電氣支撐較為薄弱。由此可知，啟動調試效果與調試時間、停電切改方案、接入系統強弱、二次系統聯調等因素相關聯，不同工程與相關指標關聯度有所不同。后續將深入開展不同類型工程指標關聯度評價研究分析。

3) 特高壓交流輸變電工程a、b、c的m值平均值為0.952；工程b、c的m值平均值為0.942，浮動于0.940上下。由此，可初步推測m值在0.940左右的特高壓交流工程啟動調試效果基本符合投運條件。

5 討論

特高壓交流工程啟動調試是一個復雜巨系統工程，因接入系統、調試時間、設備選型等不同，每個工程均存在其特有的屬性，且該屬性對于電網運行方式、調試項目、檢測標準等均有不同的需求。在工程啟動調試前，結合工程可研初設，建設工期，一、二次設備情況，接入系統運行情況等安排啟動調試方案，在確保工程可靠投運的基礎上，動態調整調試項目數量，并在合理調試窗口內，最大限度確保調試項目檢測實現率和合格率，以期特高壓交流工程一、二次設備運行與邏輯、參數之間匹配達到最優，為工程順利投運奠定更加良好的基礎。

與此同時，鑒于電網運行方式的可控性，可探索將常規的串聯調試項目部分改變為并聯調試，采用“先站內、后站間”啟動調試方式，即將站內出線解引，先完成站內一二次設備調試，再將站內出線接引，進行站間啟動調試。一方面可以更加精準地完成站內各項試驗，取得試驗樣本數據并第一時間完成站內消缺，確保工程主設備、主系統安全性、可靠性；另一方面，可以將站內試驗數據與站間試驗數據進行相互校驗，以期能夠多層次多角度驗證啟動調試前過電壓、潮流穩定等相關計算科學性，并獲得更多、更符合實際的調試數據，為工程投入運行提供更好、更精準的數據支撐。

此外，為實現效果評估更加準確，工程的組織可靠性、人因可靠性和過程可靠性需要進一步細化并融入評估模型中，以期能夠為調試人員、運行人員和運維人員提供更為精準的信息。近年來廣泛應用于工程領域的灰色理論、數據挖掘、馬爾科夫狀態分析法等，可應用于可靠性的監測、提取和分析評估。對于評估工作，選取第三方機構也是可選方案之一，對于評價人員，同樣需要探討相應約束機制，以防止投機行為給電網安全帶來不利影響。

6 結束語

以上提出了工程啟動調試效果評價指標選取和評價模型建立的基本設想。啟動調試效果評估分析了輸變電工程啟動中設備、可靠性、測量等因素，使得相關領域專家可以根據工程實際情況，做出貼近實際的分析與判斷。電網公司需要根據電網運行實際情況，進一步細化指標體系和評估標準。

目前，特高壓交流電網已處于建設投運的高峰期，因此需要進一步深入總結目前已有的工作經驗，圍繞電力系統可靠性和安全性這一主題，對啟動調試效果進行研究，進一步完善適合特高壓輸變電工程啟動調試工作體系。