试论电力输配电线路的运行维护与故障排除技术

2023-08-18徐航

中国科技纵横 2023年5期

徐航

(信阳华祥电力建设集团有限责任公司，河南信阳 464000)

0.引言

随着国家对电力网进行了更新，大部分的城镇的配网都采用了运营维修与故障排除系统，它已成为配网中的一个主要组件，也是提高电力供应的一个主要途径。由于配网结构的特殊性，使得其在实际应用过程中，对其进行安全、可靠、稳定的操作及检修，尤其是对其进行安全、高效、快速、安全、高效的综合管理显得尤为关键。很多地区的运行维护与故障排除系统已经经过多次升级，但是仍然存在整体功率低的问题，因此还需要加强运行维护与故障排除可靠性的研究，满足运行维护与故障排除的需求。

1.配电运行维护与故障排除

1.1.配电运行维护系统

配电网的运营与维修是指采用现代化的电气自动化技术，将电网结构、设备和用户三者有机地结合在一起，对配网的实时运营与管理；通过地图等信息，构建出完善的运行维护系统，可以实现对配电网络的运行维护、信息化管理，可以自动完成系统内各种配电设备的协同工作，对配电系统运行进行监督，确保配电质量和配电系统运行效率[1]。配电网的运营与维修系统主要由数据采集、 GIS 和需求管理三部分组成；由四个主要的模块组成，它可以在普通条件下，对客户的电力使用状况展开监控，对馈电线路的缺陷进行位置定位，并对系统的运转状况进行调节，从而对设备的缺陷进行诊断处置。在发生意外情况时，可对故障进行探测，并可协助操作人员对该设备进行调节，使其重新启动。在配电网发生了故障之后，运营维修与故障消除系统也可以大大地加快了故障修复的速度。在存在不确定的故障点等因素的情况下，它可以尝试常规的处理方法，仅仅依靠人工操作来分离故障点，从而导致供电恢复的时间比较短。应用该方法，能够在数个微秒级的时间里，对故障进行有效的分离，确保对非故障负载区域的电力供应，从而达到对故障范围和停电时间的有效调控，从而达到对电力供应的可靠要求。最终，在运行维修与故障解决过程中，可以进行对馈线设备的实时监控，还可以获得线路电压、谐波含量等信息，这还可以帮助工作人员可以快速地找到电气产品中存在的问题，并可以及时使用无功补偿等方法，从而确保电能质量的控制。

1.2 配网运行维护与故障排除功能

在通常情况下，运营维修与故障排除系统属于整体配电运营维修系统的一个子系统，不过它的独立性相对较高，许多配网运营维修系统也是一个与调度系统相分离的运营维修与故障排除系统。利用运营维修与问题解决系统，可以对系统的工作状况进行实时的监测，具体内容有两种，一种是对工作动力学的正常状况的监测，另一种是对故障状况进行监测，比如，可以获取在线路正常状况下，馈线的电压值、电流、功率等数据。当配电网发生了意外事件时，还可以利用该操作维修及排险体系对意外事件的发生情况进行监控，从而达到对意外事件进行诊断的目的。

2.输配电及用电工程线路安全运行的问题

2.1 材料质量引起的安全问题

由于线路的不合格，导致了用电项目中的线路安全运营问题，若在输送时出现了一些问题，则整个用电项目的安全性就难以保证；这将使电力供应的品质有所下降。但是，在这一项目的实施和组织中，最常被忽略的就是线路的安全性。在采购电线时，会选用没有资格的厂家，或者是用劣质电线来取代预先设定好的电线型号。

2.2 自然因素

输配电及用电工程多处于露天自然环境内，客观因素对其形成的影响偏大，电线的绝缘部分以橡胶产品为主，长期受光照、风吹、霜冻等因素的影响，局部容易出现老化情况，长期不做修复处理就很可能带来漏电问题。强降雨也可能导致线杆或线塔的地基局部失稳，发生倾斜，以致线路被拉断。雷电作用可能会损坏电力线路内的部分元件且可能会出现连锁反应，造成电力部件大范围受损，短期内很难恢复。大风刮起树枝、碎石块等硬物可能会砸中输配电及用电工程，导致部分设备受损、电线局部破损或者开裂等。

3.输配电及用电工程线路安全运行技术

3.1 配电系统防风技术

本文首先从防风力的观点，研究了配电网的风力防护技术。电力项目中，电力项目的路线布设要综合考虑多种情况，如运营、施工、交通等，以及路线的长短等，来确定。电力工程建设中，既要避免受强风侵袭的地区，又要关注周边地形地貌，如凹陷、滑坡、塌陷等。如果不能避免，就必须进行加固。在确定了线路的具体地点之后，针对线路上的各杆塔载荷和材质展开了一系列的选择工作。荷载需要根据风压高度变化系数得出，其公式为：

式中：W 为用电工程线路上地线或导线的风荷载标准数值；α 为台风影响风压改变的不均匀系数；μs为风荷载系数，通常情况下当地线或导线的外直径小于15mm 时，μs的取值为1.2，当地线或导线的外直径大于17mm 时，μs的取值为1.1。d 为线路外表面直径；L 为水平档距；W0为基本风压；θ 为风向与线路之间形成的夹角。

3.2 输配电及用电工程的防鸟击技术

首先，要加大科研力度研制出具有高可靠性的鸟害监测报警装置。通过对鸟类在输电线路上装设的各种传感器、探测器进行实时监控和预警。第二是加强与相关单位之间合作交流协作，建设智能化设备来减少杆塔鸟身灾害事故发生概率。第三是对故障地区人民群众提供安全防护装备以及对保护线路工作人员人身财产安全等方面提供保障，让人们能够更加安心地工作并放心地为电力系统服务。

3.3 雷击维护措施

在暴雨、暴雪等恶劣环境下，电力系统的安全稳定工作将受到极大的威胁。要想合理避免这种现象，就必须要通过行之有效的方法来减小输配电和用电工程杆塔的接地阻力。其具体做法是：对接地网进行科学的设计，并结合地方土地电阻率、设施接地参数等因素，以此为依据，对杆塔接地方法进行适当的选取，所采用的接地装置应具备优良的应用性能，并尽量减少接地阻力；保证了输电等电力设备的防雷品质，实现了预想的目标。并且，杆塔的接地模式尽量选择竖向深孔型，使其杂散电流的利用率大大提高，防雷作用更为明显。

4.可靠性提升方案

与国内对配网试点单位的配电运营维修模块的稳定性进行了对比，在配网运营维修系统的数据访问量非常大的条件下，这些数据的品质比较高，可以对其进行全面的研究。操作维修和故障处理中经常出现的故障有：子站故障，程序故障，终端故障；EMS 界面失效，并根据操作维修和故障排除的工作过程，分析了造成操作失效的主要因素有四个：

配电网络中的线路在传输过程中发生了过载数据的传递失误，造成了操作维修和问题处理过程中的故障查找失误；主要网络中的信息传输出现了问题，没有将故障信息传输到操作维修和解决问题的软件中，使得该软件无法对问题作出响应；有些运营维修与问题解决系统的软件还不够完备，不能对所出现的问题做出辨识，因此出现了分析和指示的失误；由于一次装置或二次装置的硬件有问题，使得运营维修与故障解决功能模块不能进行远程执行控制。

4.1 可靠性指标监测技术

在基本指标中，系统的对外界面状况是从对外部系统传输到配电系统的数据通信状况的统计结果中得出的，其中包含了开关跳闸、保护动作等数据。当电力系统在运转的时候，主网络可以将信息传送到配网系统，如果配网系统的界面出现了异常，这样就不能对配网系统的故障信息进行有效的传输，导致了运营维修与问题解决过程中，无法对系统的问题进行有效的解决[2]。因此，当系统在正常运转的时候，就必须要监控外部界面的工作情况，一旦出现界面的工作情况出现了问题，就要立即展开相应的工作，这样才能保证系统总是能够高效地接收相关的消息；当遇到问题的时候，也可以做出相应的应对来化解危险。

4.2 实用化软件校验技术

4.2.1 模型化校验工具

模型化校验工具可以对 EMS 主网图模、地理信息系统配网图模进行校验，主配网模型的界限是变电站的出线开关，要对配网线路的出线开关进行号码校验，并将出线馈线段与配网开关进行拼接。在配电网进行操作的时候，可能会发生配电网没有进行过改造，而在变电站内部已经进行过改造的现象，因此，校验工作人员要对变电站的图模进行及时的更新，以确保校验的精度[3]。由于在进行模式的更新时，开关结点数发生改变，导致主要配电网的拓扑结构会产生断点，还会产生连接错误；在出线开关跳闸时，会对其操作与维修与问题处理的效率产生一定的影响，在出现问题的时候，可以采取切断电源的方式来进行处理。在输入配网图表时，很容易出现无法检验导线型号的情况，这时就必须手动进行核实。为能够有效地应对以上的危险，提高工作的效率，就必须要有一个图形化的模式改变的检测和验证工具，以便工作人员能够更快地进行正确的验证。

4.2.2 运行维护功能自检校验工具

若操作维修和故障处理中出现了一些功能性的问题，那么就很难以被及时的察觉，根据实践的经历，通常都是从真实的事例中找到的。若在线路投用前即对其进行检修，则需对其进行逐一检测，且随着配电网的不断扩大，这种方式将会耗费更多的精力和财力。造成大量的配电网未做完整的检测就被使用，这将给整个体系带来更大的风险。所以，有必要研制一个操作维修函数检查软件，使其能够在操作时对设备进行检查。在逐点法中，对一些简易的电路进行逐点法的检查，可以通过手动的方式进行，而当遇到规模较大的电路故障时，则需要设计相应的测试软件来进行判断。因为在一条复杂的线路上进行操作维修和检修时，必须进行大量的测试，因此，要想得到检修问题，就必须给出一个模拟的工作条件，并对模拟的工作条件进行检验；对本公司的软体进行程式分析和改善。