输电线路及变电站检修运行方式研究

郑增辉 段秀凯 宋守祥

（国网山东省电力公司聊城供电公司）

0 引言

输电线路和变电站是城市电网建设中用于输送电力资源的关键设施，但由于该类电力设施所处环境的复杂性，各类因素都会引起输电线路和变电站的故障风险，继而导致电力资源无法有效利用。对此，相关人员应根据变电站、输电线路的运行环境及其基本特征，加强检修管理，针对性地处理设备故障，降低城市电网运行中的各类安全风险。

1 输电线路及变电站检修的重要性

电力资源是城市发展、社会生产中不可或缺的资源类型，而变电站、输电线路等重要电力系统和电力设施是影响电力资源使用的重要因素。为维持电力系统的稳定性，还应不断地加强输电线路和变电站的检修工作，提高电力资源利用率［1］。再者，随着社会经济的发展，变电站、输电线路已经成为城市电网建设的关键部分，有效、及时的检修与维护工作可延长其使用年限，节约电网建设成本，同时有助于完善城市电网运行的安全性能，降低各类安全风险。因此，相关人员还需强化变电站、输电线路的检修力度，明确其检修运行方式，用先进的检修技术，高效处理各类故障问题，使其时刻处于良好、稳定的运行状态，为电网安全运行创造有利条件。

2 输电线路和变电站运行中存在的问题

输电线路和变电站运行过程中，周围环境中的风险因素较多，自然环境、天气条件都可能导致变电站和输电线路出现故障问题。一方面，发生地震、大风、泥石流等自然灾害时，输电线路、变电站内的电气设备都会受到影响。气温持续降低时，低温天气会直接使输电线路结冰，引起杆塔倒塌、线路断裂、杆塔沉降等风险问题［2］。这些问题的发生会直接导致输电线路、变电站无法安全或稳定地运行，造成不可挽回的经济损失。另一方面，雷电天气时所释放电流同样可能损害变电站设备、输电线路。比如，当变电站中的电气设备被击中后，设备会因高温而起火，直接引起电力事故，影响城市电力系统、周围电网的安全性。

3 输电线路和变电站检修中存在的问题

3.1 检修效率低下

变电站、输电线路都是电网系统的核心结构，是电力企业日常运维管理的主体。所以电力企业会配置大量的检修、管理人员负责相关电气设备的检修与维护，但此种检修运行模式对人员之间的协作性要求较高，需要相关人员重视检修组织的协调与管理。然而随着城市电网逐渐完善，输电线路、变电站设备检修中所涉及的技术更为复杂，传统检修模式已经无法满足新时期的检修需求［3］。但部分电力企业仍采用此种检修运行方法，最终导致变电站、输电线路检修中重复检修、检修不及时等问题较为突出，严重影响检修工作的整体效率。另外，基于传统检修模式，各部门在下达、审批检修指令时耗时较长，使得检修前所耗费的时间较多，不仅会降低输电线路和变电站的检修效率，还会诱发更多安全风险，增加检修工作强度。

3.2 安全风险较为突出

变电站中的电力设备较多，输电线路所处的环境复杂，这些因素都会使电力系统运行中故障问题更为复杂，设备及线路的磨损程度、故障位置出现较大差异性。并且为维护城市电网、电力系统运行的可靠性，部分电力故障的维护需要在带电状态下进行，或是在较为危险的环境下完成检修任务。在此过程中，检修人员所面临的安全风险增加［4］。比如检修人员在带电区域进行检修时，可能会面临触电风险，部分设备运行时的故障问题还可能引起爆炸事故。

3.3 检修管理机制不健全

制度是规范变电站和输电线路检修运行方式的重要举措，但电力企业所制定的检修制度尚未完善，使得变电站和输电线路的检修管理机制不健全。具体来说，变电站和输电线路的检修是一项尤为复杂的系统性工程，要求电力企业定期、针对性地巡检设备，针对性地检修维护电气设备，同时持续监测变电站运行、输电线路使用过程中的故障风险。但多数电力企业尚未按照变电站和输电线路的故障问题，制定更可靠、完整的管理制度，且管理机制中仍存在检修技术落后、检修人员综合素质不高等问题。最终导致实际检修工程中人员操作不规范，检修效率不高，甚至会出现更多疏漏，引起较为严重的安全风险，不利于我国电力事业的可持续发展［5］。

4 输电线路及变电站检修运行方式

4.1 建立一体化管理的检修运行模式

电力企业应基于国家电网的建设标准和运行要求，定期地对变电站和输电线路进行检修维护。但是为确保检修工作的有效性，还应建立一体化管理的检修运行模式，从而通过“运检一体化”的运行模式，提升各类电力设备的检修效率［6］。具体来说，现阶段，我国电网建设规模持续扩大，变电站、输电线路的检修任务增多，一体化的运检模式可以协调好检修过程中的人力资源、物力资源，使相关主体合理安排检修工作，有序地完成检修任务，为电网安全、可靠运行创造有利条件。

因此，电力企业还应基于物联网技术、计算机技术、自动化技术、传感技术、大数据技术等先进技术手段，优化电力系统中变电站、输电线路的整体设计，建立信息化、智慧化的运检一体化平台。该平台在运行中可借助智能传感设备、自动化监测设备、通信设备实时采集变电站、输电线路的运行参数，提前排查故障风险。检修人员可凭借所采集的数据信息，及时掌握故障位置以及故障信息、故障数据，制定更有效的检修方案［7］。

例如平台中的通信系统可自动采集电力系统运行中的实时数据，将有关输电线路、变电站的信息传输至平台中的信息管理中心，智能分析相关数据后，相关人员可按照数值的变化评估故障风险。随后针对性地分析各区域输电线路、变电站异常信息的产生原因和实际位置，安排检修人员及时处理该故障，将电力安全事故风险控制在最小范围内。需要注意的是，对于不同负荷的变电站，电力企业还应结合变电站、输电线路检修的实际需求，合理地增加人员、资金投入，同时采用差异化的检修方法，针对性地处理不同规模的变电站故障问题。

4.2 引进新颖的检修维护技术

为提升变电站和输电线路检修运行的可靠性，还应引进新颖的检修维护技术。以输电线路的检修工作为例，电网建设中输电线路的分布范围较广，所跨越的区域包括山谷、高山和河流，且部分输电线路的布设区域地形条件较为复杂［8］。在检修维护输电线路时，电力企业可应用无人机技术，用无人机定期巡视复杂环境中的输电线路。在当前时期，无人机在高清摄影技术、红外线技术、遥感技术的支持下，可以清晰采集输电线路的运行图像，监测输电线路上电力电缆、电力设备、杆塔的运行情况。若在巡视过程中发现异常，无人机可通过拍摄的方式记录故障问题，使检修人员根据实际故障，提前制定各类电气设施的检修情况。除此之外，基于无人机技术，电力企业可加大检修中的巡视力度，不定期地落实设备巡视工作，采集设备运行信息，排查、预防电网故障风险。

4.3 重视检修管理制度的优化设计

为促进输电线路、变电站检修流程的标准化，电力企业还应重视检修管理制度的优化设计，用制度作为约束工具，规范检修人员的基本行为，使其用严谨的态度对待变电站和输电线路的检修工作［9］。因此，在输电线路、变电站运行过程中，电力企业可基于当前使用的检修模式，细化检修管理制度，用精细化的制度条例，明确相关电力设施的检修频次、检修时间，以及检修过程中的质量管理、安全管理，促使检修人员有责任地对待检修任务。

与此同时，在检修管理制度中，相关人员还应对不同电气设备的检修方案给出明确规定，严格要求检修人员依据电力设备检修需求，科学制定检修方案，灵活控制检修频次，使变电站、输电线路安全稳定地运行。此外，为调动检修人员的工作积极性，提升输电线路、变电站检修运维效率，还应在检修管理制度中补充责任制度，详细规定各单位、各部门、各小组在电力设备检修中的基本责任，使其各司其职，主动完成检修中的基本任务，为变电站、输电线路检修工作的顺利完成打好基础［10］。

4.4 加强检修运行过程中安全管理

电力设备检修过程中会面临着较为严重的安全风险，并且相较于其他电气设备，输电线路上、变电站检修中的安全隐患更为突出。比如变电站中的高压设备多，检修过程中的操作问题会直接造成严重的安全风险，影响电网运行稳定性。因此，还应加强输电线路、变电站运行过程中的安全管理，打造安全检修环境。首先，电力企业应提前按照输电线路、变电站的整体设计，详细分析各类电气设备、电力设施的分布情况，随后结合常见的故障风险以及不同故障检修时的安全隐患，分析检修过程总的风险大小。之后，可按照不同程度的安全风险，划定风险等级，制定检修作业中安全风险的预防方案［11］。

其次，通过安全教育，增强检修人员的安全意识，使其在检修输电线路、变电站时重视安全防护，从而避免因人为因素而导致安全事故发生。在此过程中，电力企业还应加强安全管理，规范检修人员的操作行为，使其严格按照故障检修方案进行检修工作。最后，电力企业可应用现代信息技术，开发可实时监控电力设备、输电线路的软件和系统，然后在检修过程中注意分析监控数据，合理调整检修方案，降低安全风险。或是通过实时监测设备运行参数的变化，预警检修中的安全风险，发现安全风险后立即组织人员处理或撤离，有效地控制因安全事故所造成的经济、人员损失。

4.5 重视变电站运行中的技术优化

为维持变电站运行稳定性，缓解变电站检修压力，电力企业还应重视变电站运行中的技术优化，从根本上改进变电站运行方式，降低设备故障的发生率。具体来说，变电站可通过继电保护的方式，维持自身的正常运行［12］。变电站继电保护的本质是微机保护，是利用微机自动控制技术，使变电站运行中可以实现自动保护目标。变电站检修过程中，微机保护能够动态监控变电站的供电系统，使其自我控制、自我保护。但是由于继电保护系统运行时整体定向值不变，所以在变电站出现故障变化后的控制保护效果不明显，因此为提升变电站的检修运行效率，强化继电保护效果。电力企业在进行变电站检修时，还应加强微机保护故障的管理，从技术角度优化变电站的运行机制。

首先，电力企业可通过控制微机保护整定值的方式，确保变电站继电保护的可靠性。对此，电力企业可针对性地创新变电站继电保护系统中的算法设计，全面地分析微机保护中的各项参数，建立新型的整定值算法，以此获取准确的整定值。其次，微机保护中若电源输出功率低、电源纹波系数高时，变电站检修过程中的继电保护效果则会受到直接影响。所以在变电站检修过程中，相关人员还应重新设计数控逆变电源，尝试用自动化、智能化的软件控制电源中输出功率、纹波系数等参数，或是选用8位单片机作为电源处理器，以此增强其对输出功率的控制能力。

最后，变电站检修过程中若发现饱和情况，应考虑变电站微机保护过程中的电压限制。随后基于小波分析理论，应用DAS芯片解决微机保护中数据采集问题。在小波分析理论的作用下，检修人员可根据微机设备传输的信号，快速识别、检测变电站的系统故障，确定故障原因，针对性地处理故障，制定更可靠、高效的检修方案。部分DAS芯片可作为变电站电力系统故障自动化处理，对于变电站检修中的小故障，系统可通过微机保护的方式自行处理故障，降低变电站检修强度。

4.6 构建输电线路检修管理模型

输电线路检修运行中存在着较多的变量，所以为提升输电线路检修的有效性，电力企业可基于TMSOP模型，构建输电线路检修管理模型。TMSOP模型是根据输电线路检修中的不确定因素，加强检修过程中的“机会约束”，是一种新型的检修管理模型。基于TMSOP模型，相关人员可按照输电线路检修中的不确定性变量类型，为输电线路运行过程中的保护手段提供严谨的技术，实现“随时检修”的基本目标，为城市电力系统稳定输送电力资源提供助力。

在TMSOP模型的作用下，输电线路检修管理模型中的故障风险指标更为清晰。检修人员可在模型中准确地评估输电线路的运行状态，并按照输电线路运行过程中的故障风险，划分3个级别的风险等级。其中1级风险等级是按照国家电网针对变电设备、输电设备的相关规定，将输电线路划分为导线、地线、杆塔、金具、地线金具等类型。检修人员可按照上述结构的特点，针对性地评估输电线路的故障风险，而2、3级风险等级包含在1级风险类别中，但风险评价指标更为详细。检修人员可定期地利用TMSOP模型，计算输电线路中各结构的故障概率，检测其运行状态，同时按照输电线路中常见的“塔材弯曲”、 “导线损伤”、“零件锈蚀”故障特征，建立输电线路检修管理模型，划分输电线路故障检修等级，并采集输电线路的故障信息，确定输电线路的检修方法，保证检修方案的有效性。

5 结束语

综上所述，为提升电力资源利用率，减少电力系统运行过程中的安全、质量风险。相关人员应重视输电线路、变电站的故障检修，用一体化的运维方式，高效处理变电站和输电线路使用中的各类故障问题。但是为确保检修操作的规范性、有效性，还应及时健全检修制度，引用先进的检修技术，同时树立故障预防意识，加强电气设备故障风险分析，用更完善的检修运行管理机制，增强变电站和输电线路运行的可靠性。