智能電網條件下輸電檢修優化模式與實施方案研究

孫健 謝娜 賈海龍 李桐

摘 要：目前，低碳經濟發展模式已被各國廣泛認同并逐步推行，以應對氣候變化、實現可持續發展。我國一次能源消費中，煤炭比例長期保持在70%以上。在低碳經濟發展模式下，面對高碳型的電源結構，電力行業已成為我國實現節能減排的關鍵。推進智能電網建設，是電力行業轉變發展方式，逐步實現向低碳經濟轉型的必然趨勢。在此過程中，電網中將引入大量先進電力電子技術、可再生能源、微網等智能化因素，以提高能源的利用效率、減少溫室氣體排放，這將在一定程度上給我國傳統輸電檢修模式帶來新的機遇與挑戰。因此，研究智能電網條件下輸電檢修優化模式與實施方案具有重要的理論和實踐意義。

關鍵詞：智能電網;輸電檢修;實施方案

引言

新時期的中國面臨改善能源結構、保護環境等客觀需求，發展智能電網已成為我國電力工業發展的必然趨勢。一方面，發展智能電網是實現國家發展戰略的需要。目前，我國己成為世界溫室氣體排放量最大的國家之一，在氣候變化問題上，我國將承受越來越大的國際壓力。此時，發展可再生能源、加大節能減排力度，成為我國應對全球壓力的有效措施。另一方面，隨著我國電力工業改革進程的推進，包括雙邊交易、集中交易等方式的推行，電力市場供需雙方的互動將日趨頻繁，這要求電網能夠靈活支持各類電能交易。隨著智能電網的建設，我國電網正逐步向“特高壓”方向發展，尤其在特高壓交流技術方面所取得的突破，為改善電網大范圍資源配置奠定了良好的基礎目前，我國關于智能電網方面的研究進展相對較慢，電網的消納能力、受端市場的平衡等問題日益突出，且隨著大規模可再生能源的接入電網，電力系統安全穩定運行以及節能調度等問題正面臨著重大挑戰。

1 輸電設備故障模式

（1）設備故障模式可分為兩類：可檢修、不可檢修。一些故障可通過檢修進行改善，如人為錯誤，制造、設計錯誤，氣候因素如光照、冰雪災害等。這些問題的風險率在設備的壽命周期中通常是個常數，輸電檢修不能降低風險率。本文主要研究設備故障概率隨著服務或者運行年齡增加而增加的故障模式，因此檢修可以修復相應的狀態，從而降低風險率。該故障模式稱為可檢修故障模式。在整個運營期間，變壓器需要承擔多方面的壓力。這些壓力來自熱力、電力以及機械特性，如絕緣惡化、局部放電、熱點等問題。

（2）繞組故障繞組。故障由很多因素造成，包括光照、過載或者短路。絕緣強度低造成的過載、短路，導致繞組產生額外熱量，對其造成損害。光照或者外部短路可能造成通過繞組導體的電流超出平常高好幾倍甚至幾十倍。巨大的短路電流對變壓器繞組造成機械壓力，由于電磁力的作用，與短路電流成正比。短路電流造成電磁力的大小可達到數百萬牛頓。這種力可能造成繞組導體的變形甚至摧毀固定變壓器的部分零件。如果短路電流持續超過正常水平，繞組導體可能受到高溫，導致熔化或者紙絕緣無效。此外，上述現象將導致高電壓或者低電壓繞組遭受位移、變形或者缺少，繞組高度的不同將導致安匝不平衡和軸向力差，最終造成激烈振動。

2 智能電網狀態檢測關鍵技術

狀態檢修是以設備當前的實際工作狀況為依據，通過先進的狀態監測手段、可靠性評價手段以及壽命預測手段，判斷設備狀態，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度、故障發展趨勢作出判斷，并根據分析診斷結果在設備性能下降到一定程度或故障將發生之前進行維修。狀態檢測技術是基于狀態的檢修或預知性維修服務的一種技術，其發展是源于狀態檢修對于電網裝備狀態信息獲取、分析、評判的技術性需求。傳統的設備狀態信息包括巡檢、運行工況、帶電檢測、停電例行試驗、停電診斷試驗數據等。智能電網對狀態信息的獲取范圍將與傳統電網發生很大的變化。未來智能電網的狀態信息不僅包括電網裝備的狀態信息，如：發電及輸變電設備的健康狀態、經濟運行曲線等;還應有電網運行的實時信息，如：機組運行工況、電網運行工況、潮流信息等;以及自然物理信息，如：地理信息、氣息信息等。

3 輸電檢修技術保障

3.1組織工作人員熟悉技術標準，學習各項先進技術

我國在2011年至2015年期間，在電網環節實現關鍵技術和裝備等領域的重大突破和廣泛應用。目前，國家電網提出了《智能電網關鍵設備（系統）研制規劃》，制定了個技術領域、個技術專題和項關鍵設備的研制規劃。因此，應組織相關人員，學習上述各類先進的技術，如次設備狀態檢測、數字化變電站的保護、監控系統以及相應的測控設備。

3.2加強各專業間的技術滲透

在智能電網建設條件下，各類高壓設備將日趨智能化，傳統而言的一、二次設備的界限日趨模糊，例如引進電子式互感器技術后，其相應的二次設備，包括繼電保護、測控設備等裝置，均免去了內部的隔離轉換電路及部分信號處理電路，盡管設備內部結構的基本原理保持不變，但其外部的運轉方式卻發生了本質的變化。上述設備界限模糊的現象，將導致專業間的相互滲透，因此，需要組織現有各專業人員相互學習，培養跨專業的技術人才。

3.3提高關鍵崗位的“準入門檻”

針對高試驗以及繼電保護等專業，要求新進入人員具備良好的知識結構以及扎實的專業基礎，包括掌握電力系統、高電壓技術、繼電保護、計算機類理論基礎，具備較強的心理素質，能夠沉著冷靜處理故障等。只有保證新進人員具適應關鍵重要崗位的基本特質，才能保證整體技術崗位人員素質的逐步提高，進而促進智能電網建設的順利進行。

3.4提高隊伍的信息技術水平

智能電網是電力工程、通訊和信息技術的深層次結合，與現有傳統電網對比，通信技術、傳感器技術、信息技術是智能電網建設的基礎，掌握相關技術是進行設備檢修的必然條件。加強專業技術隊伍信息技術水平，是變電設備檢修隊伍適應電網發展方式轉變的迫切之需。

4 結束語

隨著智能電網的建設，一方面，電網網架結構將不斷擴大，電網資產將趨龐大，電力施工、安裝、檢修、運行維護及其技術管理的工作量也呈階梯式增長，此時，如何制定有效的輸電檢修策略，對于確保電網的安全穩定具有重要的作用;另一方面，智能電網中大量先進技術的引入，可實現對設備狀態、故障診斷以及災害預警等信息的實時監控和評估，這為提高輸電設備自動診斷及安全運行奠定基礎。因此，針對智能電網建設對輸電檢修所產生的機遇和挑戰，如何制定有效的輸電檢修策略，具有重要的理論研究和實踐意義。