特高压交流工程启动调试效果评估探索

2023-08-28栗向鑫赵冬雯

电力安全技术 2023年7期

燕灏，栗向鑫，赵冬雯

(1.国网北京市电力公司石景山供电公司，北京 100043；2.国家电网华北分部, 北京 100053)

0 引言

启动调试是特高压交流工程建成后投入运行前的关键环节，是特高压交流工程安全高效运行的有力保障。自首条特高压交流线路长治—南阳—荆门工程启动调试后，国家电网公司经营区域内开展了多项特高压交流工程启动调试，启动调试技术基本成熟，并积累了大量宝贵的经验。

我国首条跨区域联网的特高压交流线路长治—南阳—荆门工程启动调试历时近6个月；特高压交流北京东—济南工程启动调试历时近3个月，结合既有特高压交流工程建设经验，启动调试技术显著提升；特高压交流北京东—济南输变电工程，启动调试采用调试人员现场下令模式，由于调试衔接、设备消缺等因素，启动调试时间较计划时间相对滞后；特高压交流昌乐—济南—石家庄—晋北—蒙西工程，线路总长达1 132 km，工程新建变电站在河北和天津与500 kV主网存在电气联系，山西、内蒙境内变电站仅做开关站使用，电压控制要求较为苛刻，河北—山西段线路存在过电压风险，经过反复计算和论证，创新采用分段启动调试的模式，即“先站内启动，后站间启动”，取得较好的调试效果；特高压交流廊坊南—锡盟工程，启动调试期间出现雨雪天气，部分线路及杆塔覆冰、积雪，对调试试验和设备管理提出了严峻的考验；特高压交流天津南—保定—晋中—榆横工程，启动调试首次增加了VFTO、可控避雷器等过电压抑制措施试验，通过调试试验和风险预控，新建一、二次设备充分磨合，工程顺利投运。

特高压交流工程启动调试是工程建设的最后一个阶段，同时也是系统运行的第一个阶段，参与单位众多，受关注程度较高。在特高压交流工程规模化建设时代来临的背景下，针对特高压交流工程启动调试效果进行研究，对于促进电网运行整体管理能力具有一定的现实意义。下面探讨建立特高压交流输变电工程启动调试效果评估模型，以期为评判工程启动调试效果探索相关技术手段。

1 启动调试基本概念

“启动调试”，即基建工程各系统间的综合联调，广义的理解，既包含“调”又包含“试”，指的是开展基建工程所有的子系统调试工作，使其符合设计要求、正常运行条件，保障整体系统性能达到最优效果，满足正常运行要求。启动调试是在一定时间内持续动态的过程，经由电网大系统到设备子系统多次反馈和调试优化，由此判断系统功能结构的完整性、合理性和科学性。

特高压交流工程启动调试，是工程建设阶段和运行阶段衔接的关键环节，是向电力系统调度运行和运维检修部门移交工程的重要保证，就管理而言，启动调试阶段是特高压交流工程建设及运行工作中技术性最强、协调配合要求最高的环节之一。

特高压交流输变电工程建设过程中涉及许多高新技术，且交流输变电系统由多个独立的子系统有机组合而成。特高压交流输变电系统各子系统及其接口较为复杂，其既相互独立又相互联系、相互制约。为保障特高压交流工程启动调试后安全运行，使其满足电网整体运行控制的要求，需要进行整体性的启动调试，使所有系统及接口相互匹配和正常运行，达到优化各系统状态和整体性能的效果。因此，特高压交流工程启动调试是必要且不可或缺的。按照系统可靠性理论中的失效率曲线效应(如图1所示)，新建特高压交流工程各子系统内部和彼此之间需要一定时间跨度的磨合，才会从失效率较高的早期阶段进入失效率较低的随机失效阶段，此时新建系统设备的安全性得到显著的提升，适合正式投入运行。

图1 失效率曲线

2 启动调试效果评估指标

2.1 指标选取原则

特高压交流工程启动调试效果评估前，需要选取合适的评估指标作为度量启动调试—电网运行特征的参数，通过衡量其质量好坏，来评定特高压交流工程启动调试效果。根据特高压交流工程启动调试安全系统特征，构建特高压交流工程启动调试安全指标应是由若干相互联系、相互作用、相互交织、具有层次性和结构性指标组成的有机集合。

由于特高压交流工程启动调试复杂且层次众多，子系统既有相互作用，又有相互间的输入与输出；启动调试效果评估指标中既有动态的指标又有静态的指标，既有定性的指标又有定量的指标，因此，特高压交流工程启动调试效果评估指标体系应该具有一定的层次结构，应选择灵敏、可度量且内涵丰富的指标作为评价指标，具体应遵循以下原则：

1) 科学性：指标体系一定要建立在科学的基础上，能够较客观、真实地反映特高压交流工程启动调试的内涵。

2) 完备性与信息综合性：要求指标体系覆盖面广，能综合反映特高压交流工程启动调试效果的相关方面。

2.2 指标构建过程

构建特高压交流工程启动调试效果评价指标体系可采用以下步骤。

1) 对特高压交流工程启动调试效果进行层次分析。

2) 对描述特高压交流工程启动调试基本层次状态指标进行“海选”。

3) 初步确立指标体系。

4) 采取专家分析法等科学评估手段，确立符合工程实际的指标体系。

根据特高压交流工程启动调试效果指标建立的原则，通过分析指标间的关系，初步筛选体现特高压交流工程启动调试安全内涵、调试过程的因素，探索构建特高压交流工程启动调试效果评价指标，如表1所示。随着特高压交流工程启动调试工作持续优化，指标和评估方法也会随之不断调整。

表1 特高压交流工程启动调试效果评估指标

由于各个指标的量纲不同，其评价的标准也不同，为了将各个指标合成一个综合评价结果，首先必须将每个指标进行无量纲化处理，即将指标与其标准值相比较。因此，指标标准值在评价过程中是一组很重要的量，它是衡量人们对被评价对象的指标值满意程度的标准。反映了在一定时期人们对评价对象某一方面发展水平的要求，这种要求是一类或者某一个被评对象某一方面发展的客观可能性与人们对它的主观期望的综合。在特高压交流工程启动调试效果评价指标中，指标标准值应体现“电网安全运行”这个总要求。

3 启动调试效果评价模型

设y为特高压交流工程启动调试效果，x1，x2，…，xn分别为影响特高压交流工程启动调试效果的评估指标，f(xi)为描述各评估指标xi(i=1，2，…，n)独立作用对特高压交流工程启动调试效果的贡献函数，则有：

式（1）两侧均除以y，可得：

将表1中各因素代入式(2)中，可得式(3)：

其中：

式(3)中，λ、α、β、δ、ε、γ为各类指标的权重，且λ+α+β+δ+ε+γ=1。

由于评估指标Q是一个较为复杂的研究课题，常用方法有定性分析法、统计学相关法、实证研究法、智能方法和系统工程法等，在分析过程中，不仅要构建相应分析因子，还需要考虑相关分析因子之间存在的关联性，鉴于篇幅限制，暂不考虑可靠性因素，仅针对设备系统功能实现和建设质量情况建立评估模型，则有：

由以上可知，式(3)可以转换为：

其中，m为特高压交流工程启动调试效果评价值(m＜1)；λ+α+β+δ+ε≈1。

权重可以由启动调试相关负责人根据工作经验和表1中各评价指标影响程度的强弱对λ、α、β、δ、ε的重要性进行分析和评估，按照λ+α+β+δ+ε=1的原则，独立给出各个权重参数的值；然后再对各权重参数求出平均值，以此作为最终的各权重参数值。

综上，对已知k个特高压交流工程启动调试效果分别进行评价，可得到k个m值，然后对这k个m值求平均，则有：

可将m—作为特高压交流工程启动调试效果评价的阈值，对于第k+1个特高压交流工程启动调试，可按照上述方法进行评估，得到评估值为mk+1，若mk+1＜m—，则评价该工程调试效果不好；若mk+1＞m—，则评价该工程调试效果可以接受，并且mk+1值越大越好。

4 实例分析

4.1 样本采集

采集3个特高压交流输变电工程启动调试数据，由于参与工作深度不同，部分数据存在误差，随着研究持续深入，可采用问卷调查法、现场记录法、资料审阅法等方式进行数据整理、归纳和分析，以期能够更加贴近工程实际。

4.2 样本计算

3个特高压交流工程启动调试数据整理如表2，3，4所示。由式(5)可知，m为特高压交流工程启动调试效果评价值；且λ+α+β+δ+ε≈1，根据平均值法，可得λ=α=β=δ=ε=0.2。

表2 a工程样本数据

表3 b工程样本数据

将权重值代入式(5)，可以得到三个特高压交流工程启动调试效果的m值，分别为：m1=0.972，m2=0.941，m3=0.943。

特高压交流工程a、b、c分别通过3个月、4个月和6个月时间完成启动调试各项工作，并投入运行。建立这3个工程启动调试项目评价值曲线，如图2所示，可知：

1) 特高压交流输变电工程a、b、c分别通过3、4、6个月启动调试后投入运行。历时3个月的工程a调试时间低于工程b、c，但其m值高于工程b、c，由此可知，启动调试效果与启动调试时间正相关性不显著。

2) 特高压交流输变电工程b的m值略大于工程c的m值，这是由于特高压交流输变电工程b接入系统网架电气支撑较为坚强，而工程c接入网架电气支撑较为薄弱。由此可知，启动调试效果与调试时间、停电切改方案、接入系统强弱、二次系统联调等因素相关联，不同工程与相关指标关联度有所不同。后续将深入开展不同类型工程指标关联度评价研究分析。

3) 特高压交流输变电工程a、b、c的m值平均值为0.952；工程b、c的m值平均值为0.942，浮动于0.940上下。由此，可初步推测m值在0.940左右的特高压交流工程启动调试效果基本符合投运条件。

5 讨论

特高压交流工程启动调试是一个复杂巨系统工程，因接入系统、调试时间、设备选型等不同，每个工程均存在其特有的属性，且该属性对于电网运行方式、调试项目、检测标准等均有不同的需求。在工程启动调试前，结合工程可研初设，建设工期，一、二次设备情况，接入系统运行情况等安排启动调试方案，在确保工程可靠投运的基础上，动态调整调试项目数量，并在合理调试窗口内，最大限度确保调试项目检测实现率和合格率，以期特高压交流工程一、二次设备运行与逻辑、参数之间匹配达到最优，为工程顺利投运奠定更加良好的基础。

与此同时，鉴于电网运行方式的可控性，可探索将常规的串联调试项目部分改变为并联调试，采用“先站内、后站间”启动调试方式，即将站内出线解引，先完成站内一二次设备调试，再将站内出线接引，进行站间启动调试。一方面可以更加精准地完成站内各项试验，取得试验样本数据并第一时间完成站内消缺，确保工程主设备、主系统安全性、可靠性；另一方面，可以将站内试验数据与站间试验数据进行相互校验，以期能够多层次多角度验证启动调试前过电压、潮流稳定等相关计算科学性，并获得更多、更符合实际的调试数据，为工程投入运行提供更好、更精准的数据支撑。

此外，为实现效果评估更加准确，工程的组织可靠性、人因可靠性和过程可靠性需要进一步细化并融入评估模型中，以期能够为调试人员、运行人员和运维人员提供更为精准的信息。近年来广泛应用于工程领域的灰色理论、数据挖掘、马尔科夫状态分析法等，可应用于可靠性的监测、提取和分析评估。对于评估工作，选取第三方机构也是可选方案之一，对于评价人员，同样需要探讨相应约束机制，以防止投机行为给电网安全带来不利影响。