輸電線路及變電站檢修運行方式研究

鄭增輝 段秀凱 宋守祥

（國網山東省電力公司聊城供電公司）

0 引言

輸電線路和變電站是城市電網建設中用于輸送電力資源的關鍵設施，但由于該類電力設施所處環境的復雜性，各類因素都會引起輸電線路和變電站的故障風險，繼而導致電力資源無法有效利用。對此，相關人員應根據變電站、輸電線路的運行環境及其基本特征，加強檢修管理，針對性地處理設備故障，降低城市電網運行中的各類安全風險。

1 輸電線路及變電站檢修的重要性

電力資源是城市發展、社會生產中不可或缺的資源類型，而變電站、輸電線路等重要電力系統和電力設施是影響電力資源使用的重要因素。為維持電力系統的穩定性，還應不斷地加強輸電線路和變電站的檢修工作，提高電力資源利用率［1］。再者，隨著社會經濟的發展，變電站、輸電線路已經成為城市電網建設的關鍵部分，有效、及時的檢修與維護工作可延長其使用年限，節約電網建設成本，同時有助于完善城市電網運行的安全性能，降低各類安全風險。因此，相關人員還需強化變電站、輸電線路的檢修力度，明確其檢修運行方式，用先進的檢修技術，高效處理各類故障問題，使其時刻處于良好、穩定的運行狀態，為電網安全運行創造有利條件。

2 輸電線路和變電站運行中存在的問題

輸電線路和變電站運行過程中，周圍環境中的風險因素較多，自然環境、天氣條件都可能導致變電站和輸電線路出現故障問題。一方面，發生地震、大風、泥石流等自然災害時，輸電線路、變電站內的電氣設備都會受到影響。氣溫持續降低時，低溫天氣會直接使輸電線路結冰，引起桿塔倒塌、線路斷裂、桿塔沉降等風險問題［2］。這些問題的發生會直接導致輸電線路、變電站無法安全或穩定地運行，造成不可挽回的經濟損失。另一方面，雷電天氣時所釋放電流同樣可能損害變電站設備、輸電線路。比如，當變電站中的電氣設備被擊中后，設備會因高溫而起火，直接引起電力事故，影響城市電力系統、周圍電網的安全性。

3 輸電線路和變電站檢修中存在的問題

3.1 檢修效率低下

變電站、輸電線路都是電網系統的核心結構，是電力企業日常運維管理的主體。所以電力企業會配置大量的檢修、管理人員負責相關電氣設備的檢修與維護，但此種檢修運行模式對人員之間的協作性要求較高，需要相關人員重視檢修組織的協調與管理。然而隨著城市電網逐漸完善，輸電線路、變電站設備檢修中所涉及的技術更為復雜，傳統檢修模式已經無法滿足新時期的檢修需求［3］。但部分電力企業仍采用此種檢修運行方法，最終導致變電站、輸電線路檢修中重復檢修、檢修不及時等問題較為突出，嚴重影響檢修工作的整體效率。另外，基于傳統檢修模式，各部門在下達、審批檢修指令時耗時較長，使得檢修前所耗費的時間較多，不僅會降低輸電線路和變電站的檢修效率，還會誘發更多安全風險，增加檢修工作強度。

3.2 安全風險較為突出

變電站中的電力設備較多，輸電線路所處的環境復雜，這些因素都會使電力系統運行中故障問題更為復雜，設備及線路的磨損程度、故障位置出現較大差異性。并且為維護城市電網、電力系統運行的可靠性，部分電力故障的維護需要在帶電狀態下進行，或是在較為危險的環境下完成檢修任務。在此過程中，檢修人員所面臨的安全風險增加［4］。比如檢修人員在帶電區域進行檢修時，可能會面臨觸電風險，部分設備運行時的故障問題還可能引起爆炸事故。

3.3 檢修管理機制不健全

制度是規范變電站和輸電線路檢修運行方式的重要舉措，但電力企業所制定的檢修制度尚未完善，使得變電站和輸電線路的檢修管理機制不健全。具體來說，變電站和輸電線路的檢修是一項尤為復雜的系統性工程，要求電力企業定期、針對性地巡檢設備，針對性地檢修維護電氣設備，同時持續監測變電站運行、輸電線路使用過程中的故障風險。但多數電力企業尚未按照變電站和輸電線路的故障問題，制定更可靠、完整的管理制度，且管理機制中仍存在檢修技術落后、檢修人員綜合素質不高等問題。最終導致實際檢修工程中人員操作不規范，檢修效率不高，甚至會出現更多疏漏，引起較為嚴重的安全風險，不利于我國電力事業的可持續發展［5］。

4 輸電線路及變電站檢修運行方式

4.1 建立一體化管理的檢修運行模式

電力企業應基于國家電網的建設標準和運行要求，定期地對變電站和輸電線路進行檢修維護。但是為確保檢修工作的有效性，還應建立一體化管理的檢修運行模式，從而通過“運檢一體化”的運行模式，提升各類電力設備的檢修效率［6］。具體來說，現階段，我國電網建設規模持續擴大，變電站、輸電線路的檢修任務增多，一體化的運檢模式可以協調好檢修過程中的人力資源、物力資源，使相關主體合理安排檢修工作，有序地完成檢修任務，為電網安全、可靠運行創造有利條件。

因此，電力企業還應基于物聯網技術、計算機技術、自動化技術、傳感技術、大數據技術等先進技術手段，優化電力系統中變電站、輸電線路的整體設計，建立信息化、智慧化的運檢一體化平臺。該平臺在運行中可借助智能傳感設備、自動化監測設備、通信設備實時采集變電站、輸電線路的運行參數，提前排查故障風險。檢修人員可憑借所采集的數據信息，及時掌握故障位置以及故障信息、故障數據，制定更有效的檢修方案［7］。

例如平臺中的通信系統可自動采集電力系統運行中的實時數據，將有關輸電線路、變電站的信息傳輸至平臺中的信息管理中心，智能分析相關數據后，相關人員可按照數值的變化評估故障風險。隨后針對性地分析各區域輸電線路、變電站異常信息的產生原因和實際位置，安排檢修人員及時處理該故障，將電力安全事故風險控制在最小范圍內。需要注意的是，對于不同負荷的變電站，電力企業還應結合變電站、輸電線路檢修的實際需求，合理地增加人員、資金投入，同時采用差異化的檢修方法，針對性地處理不同規模的變電站故障問題。

4.2 引進新穎的檢修維護技術

為提升變電站和輸電線路檢修運行的可靠性，還應引進新穎的檢修維護技術。以輸電線路的檢修工作為例，電網建設中輸電線路的分布范圍較廣，所跨越的區域包括山谷、高山和河流，且部分輸電線路的布設區域地形條件較為復雜［8］。在檢修維護輸電線路時，電力企業可應用無人機技術，用無人機定期巡視復雜環境中的輸電線路。在當前時期，無人機在高清攝影技術、紅外線技術、遙感技術的支持下，可以清晰采集輸電線路的運行圖像，監測輸電線路上電力電纜、電力設備、桿塔的運行情況。若在巡視過程中發現異常，無人機可通過拍攝的方式記錄故障問題，使檢修人員根據實際故障，提前制定各類電氣設施的檢修情況。除此之外，基于無人機技術，電力企業可加大檢修中的巡視力度，不定期地落實設備巡視工作，采集設備運行信息，排查、預防電網故障風險。

4.3 重視檢修管理制度的優化設計

為促進輸電線路、變電站檢修流程的標準化，電力企業還應重視檢修管理制度的優化設計，用制度作為約束工具，規范檢修人員的基本行為，使其用嚴謹的態度對待變電站和輸電線路的檢修工作［9］。因此，在輸電線路、變電站運行過程中，電力企業可基于當前使用的檢修模式，細化檢修管理制度，用精細化的制度條例，明確相關電力設施的檢修頻次、檢修時間，以及檢修過程中的質量管理、安全管理，促使檢修人員有責任地對待檢修任務。

與此同時，在檢修管理制度中，相關人員還應對不同電氣設備的檢修方案給出明確規定，嚴格要求檢修人員依據電力設備檢修需求，科學制定檢修方案，靈活控制檢修頻次，使變電站、輸電線路安全穩定地運行。此外，為調動檢修人員的工作積極性，提升輸電線路、變電站檢修運維效率，還應在檢修管理制度中補充責任制度，詳細規定各單位、各部門、各小組在電力設備檢修中的基本責任，使其各司其職，主動完成檢修中的基本任務，為變電站、輸電線路檢修工作的順利完成打好基礎［10］。

4.4 加強檢修運行過程中安全管理

電力設備檢修過程中會面臨著較為嚴重的安全風險，并且相較于其他電氣設備，輸電線路上、變電站檢修中的安全隱患更為突出。比如變電站中的高壓設備多，檢修過程中的操作問題會直接造成嚴重的安全風險，影響電網運行穩定性。因此，還應加強輸電線路、變電站運行過程中的安全管理，打造安全檢修環境。首先，電力企業應提前按照輸電線路、變電站的整體設計，詳細分析各類電氣設備、電力設施的分布情況，隨后結合常見的故障風險以及不同故障檢修時的安全隱患，分析檢修過程總的風險大小。之后，可按照不同程度的安全風險，劃定風險等級，制定檢修作業中安全風險的預防方案［11］。

其次，通過安全教育，增強檢修人員的安全意識，使其在檢修輸電線路、變電站時重視安全防護，從而避免因人為因素而導致安全事故發生。在此過程中，電力企業還應加強安全管理，規范檢修人員的操作行為，使其嚴格按照故障檢修方案進行檢修工作。最后，電力企業可應用現代信息技術，開發可實時監控電力設備、輸電線路的軟件和系統，然后在檢修過程中注意分析監控數據，合理調整檢修方案，降低安全風險。或是通過實時監測設備運行參數的變化，預警檢修中的安全風險，發現安全風險后立即組織人員處理或撤離，有效地控制因安全事故所造成的經濟、人員損失。

4.5 重視變電站運行中的技術優化

為維持變電站運行穩定性，緩解變電站檢修壓力，電力企業還應重視變電站運行中的技術優化，從根本上改進變電站運行方式，降低設備故障的發生率。具體來說，變電站可通過繼電保護的方式，維持自身的正常運行［12］。變電站繼電保護的本質是微機保護，是利用微機自動控制技術，使變電站運行中可以實現自動保護目標。變電站檢修過程中，微機保護能夠動態監控變電站的供電系統，使其自我控制、自我保護。但是由于繼電保護系統運行時整體定向值不變，所以在變電站出現故障變化后的控制保護效果不明顯，因此為提升變電站的檢修運行效率，強化繼電保護效果。電力企業在進行變電站檢修時，還應加強微機保護故障的管理，從技術角度優化變電站的運行機制。

首先，電力企業可通過控制微機保護整定值的方式，確保變電站繼電保護的可靠性。對此，電力企業可針對性地創新變電站繼電保護系統中的算法設計，全面地分析微機保護中的各項參數，建立新型的整定值算法，以此獲取準確的整定值。其次，微機保護中若電源輸出功率低、電源紋波系數高時，變電站檢修過程中的繼電保護效果則會受到直接影響。所以在變電站檢修過程中，相關人員還應重新設計數控逆變電源，嘗試用自動化、智能化的軟件控制電源中輸出功率、紋波系數等參數，或是選用8位單片機作為電源處理器，以此增強其對輸出功率的控制能力。

最后，變電站檢修過程中若發現飽和情況，應考慮變電站微機保護過程中的電壓限制。隨后基于小波分析理論，應用DAS芯片解決微機保護中數據采集問題。在小波分析理論的作用下，檢修人員可根據微機設備傳輸的信號，快速識別、檢測變電站的系統故障，確定故障原因，針對性地處理故障，制定更可靠、高效的檢修方案。部分DAS芯片可作為變電站電力系統故障自動化處理，對于變電站檢修中的小故障，系統可通過微機保護的方式自行處理故障，降低變電站檢修強度。

4.6 構建輸電線路檢修管理模型

輸電線路檢修運行中存在著較多的變量，所以為提升輸電線路檢修的有效性，電力企業可基于TMSOP模型，構建輸電線路檢修管理模型。TMSOP模型是根據輸電線路檢修中的不確定因素，加強檢修過程中的“機會約束”，是一種新型的檢修管理模型。基于TMSOP模型，相關人員可按照輸電線路檢修中的不確定性變量類型，為輸電線路運行過程中的保護手段提供嚴謹的技術，實現“隨時檢修”的基本目標，為城市電力系統穩定輸送電力資源提供助力。

在TMSOP模型的作用下，輸電線路檢修管理模型中的故障風險指標更為清晰。檢修人員可在模型中準確地評估輸電線路的運行狀態，并按照輸電線路運行過程中的故障風險，劃分3個級別的風險等級。其中1級風險等級是按照國家電網針對變電設備、輸電設備的相關規定，將輸電線路劃分為導線、地線、桿塔、金具、地線金具等類型。檢修人員可按照上述結構的特點，針對性地評估輸電線路的故障風險，而2、3級風險等級包含在1級風險類別中，但風險評價指標更為詳細。檢修人員可定期地利用TMSOP模型，計算輸電線路中各結構的故障概率，檢測其運行狀態，同時按照輸電線路中常見的“塔材彎曲”、 “導線損傷”、“零件銹蝕”故障特征，建立輸電線路檢修管理模型，劃分輸電線路故障檢修等級，并采集輸電線路的故障信息，確定輸電線路的檢修方法，保證檢修方案的有效性。

5 結束語

綜上所述，為提升電力資源利用率，減少電力系統運行過程中的安全、質量風險。相關人員應重視輸電線路、變電站的故障檢修，用一體化的運維方式，高效處理變電站和輸電線路使用中的各類故障問題。但是為確保檢修操作的規范性、有效性，還應及時健全檢修制度，引用先進的檢修技術，同時樹立故障預防意識，加強電氣設備故障風險分析，用更完善的檢修運行管理機制，增強變電站和輸電線路運行的可靠性。