1、我國輸電線路狀態(tài)檢修和在線監(jiān)測裝置應用與發(fā)展的調查與分析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)檢修帶來的設備過修或失修問題，給電力系統(tǒng)和社會帶來巨大的經濟效益。通過狀態(tài)維修，根據(jù)設備檢測收集的數(shù)據(jù)，結合設備健康狀態(tài)表達模型和健康指示參數(shù)，采用智能決策算法診斷設備當前的健康狀態(tài)，預測設備的使用壽命；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。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、雪、雨、露等自然環(huán)境中，也受到洪水、滑坡等自然災害的破壞，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。維護是保證傳動設備健康運行的必要手段。做好輸電設備的維護工作，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)絡化發(fā)展，意義重大。狀態(tài)維修是以設備當前的實際工作狀態(tài)為基礎，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測、可靠性評估和壽命預測，綜合各種設備的狀態(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)分析診斷結果，在設備性能下降到一定程度或發(fā)生故障之前進行維修。輸電線路設備管理是電力企業(yè)設備管理的重要組成部分。維護管理的質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濟效益，需要在今后大力推廣。1.1輸電線路設備維護開發(fā)流程我國輸電線路設備維修模式的發(fā)展經歷了三個階段，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，因此設備故障的影響很小。與此同時，大多數(shù)設備都很簡單，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，隨著供電技術和設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)不判斷設備的運行狀態(tài)，即人力、物力和維護工作安排在預定的大、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量，即檢測設備。因此，設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備維修管理機制，是社會生產力發(fā)展在維修領域的具體體現(xiàn)。狀態(tài)維修的技術基礎是對設備狀態(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，使設備狀態(tài)得到控制和控制，確保電力設備安全經濟運行。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)，先進的測量設備和一套科學的管理方法。我國輸電線路狀態(tài)檢修仍處于探索、研究和試驗階段。由于我國國情和設備條件與國外不同，應結合實際情況，建立一套科學的管理模式、實時監(jiān)控系統(tǒng)和各種監(jiān)控設備，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測手段，綜合各類設備的狀態(tài)信息，判斷設備的狀態(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)分析和診斷的結果，在設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測維修，兩者關系密切，但技術領域不同。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上確定維護計劃。RCM技術是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

7、對發(fā)電廠和變電站設備進行狀態(tài)檢修。一般而言，RCM技術可用于整體設備維護。預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果來安排維護的技術。其關鍵是利用先進的故障診斷技術，對潛在故障的嚴重程度進行分類和分析，以確定設備(部件)是否需要立即停止運行，并及時采取措施。通常，預測性維護技術用于特定關鍵設備的維護。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、輔助設施缺陷和外部隱患可分為三類：A.設備本體缺陷，包括基礎、塔架、導體、絕緣子、硬件和接地裝置等缺陷。b .附屬設施的缺陷，包括附屬于線路本體的各種標志、警示標志和各種技術監(jiān)控設備的缺陷。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線檢查員直接觀察到，這些缺陷可以在生產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)的情況和運行經驗得出經驗值(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)超過的程度指導維修人員如何處理(跟蹤測量或更換設備)。這種設備包括：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備

9、狀態(tài)，加強對潛在故障設備的監(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。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)信息庫的內容非常復雜和詳細。為了提高輸電線路生產管理系統(tǒng)(MIS)和輸電線路地理信息系統(tǒng)(GIS)的數(shù)據(jù)質量，運行人員應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)和輸電線路生產管理信息系統(tǒng)已經廣泛應用于各個地方，輸電線路的狀態(tài)信息已經進入系統(tǒng)，可以實現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理，成

10、為我們日常工作中不可缺少的工具和得力助手。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)評級結果提出線路升級方案和下一年的大修改造項目。B.復雜大系統(tǒng)的可靠性評估。電力系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，綜合可靠性評估是RCM技術的關鍵技術，也是可靠性工程的重要組成部分?？煽啃栽u估是根據(jù)設備的可靠性結構、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的。由于區(qū)分故障嚴重程度是判斷設備是否停止運行的關鍵指標，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)故障診斷和預測。E.積極開展現(xiàn)場工作。如今，在線維修設備的技術正在逐步提高。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可以

12、在線修復，因此有必要對帶電作業(yè)進行深入研究。F.壽命評估。設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上運用概率的相關知識。例如，CICCE方法用于估計絕緣子的老化，從而獲得設備的剩余壽命。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)相繼推出并應用，逐步使輸電線路的檢修模式和運行管理科學化，取得了許多成功經驗，為今后的全面發(fā)展奠定了良好基礎。由于一些在線

13、監(jiān)測系統(tǒng)(或裝置)的可靠性不高，其應用仍在積累經驗；輸電線路狀態(tài)檢修導則剛剛頒布，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驗，認真開展設備評估，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，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，國內外許多基于無線通信網(wǎng)絡在線監(jiān)測輸電線路特定狀態(tài)的相關監(jiān)測設備已經在電力公司投入

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)測設備和相應的后臺軟件，這不僅造成了重復建設和投資，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備之間的信息交換困難，兼容性差，限制了監(jiān)測設備的效能。另一方面，現(xiàn)有輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)大多監(jiān)測單一設施或監(jiān)測量，缺乏科學合理的綜合狀態(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。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、計算機和信息處理技術、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，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、風速、風向、桿塔傾角、導線張力、絕緣子風偏角等信息