高海拔超高压输电线路检修模式研究

摘 要：超高压电网是高海拔地区今后电网发展的趋势，随着我国超高压交直流输电线路的投运，我国已经步入了超高压输电时代。然而超高压输电线路建成后的检修问题是发展高海拔超高压电网必须解决的。本文通过分析，比较了现有故障检修、定期检修和状态检修三种检修模式在高海拔超高压输电线路检修中的不足，应用现代维修理论，提出了一种基于可靠性和状态的新型组合检修模式并进行论证，结果表明，该模式是适合高海拔超高压输电线路的经济有效的检修模式。

关键词：高海拔 超高压 输电线路 检修 模式 可靠性 状态

中图分类号：O643.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0114-02

高海拔超高压输电线路建成后，线路的运行维护则将是运行单位所急需解决的关键问题。一种合理的、科学的检修模式是保证高海拔超高压输电线路安全可靠运行的关键，也是高海拔超高压输电线路的运行维护必须解决的技术难点。本文通过分析现有检修模式在高海拔超高压输电线路检修中的不足，提出了新型组合检修模式，并进行了方案设计和论证。

通过本文的研究，提出了一种适合高海拔超高压输电线路的检修模式，并制定了合理的检修方案，弥补了超高压电网在高海拔超高压输电线路检修方面的不足，保证了高海拔超高压输电线路安全、可靠、经济的运行。

1 方案的设计及论证

（1）方案的设计。

①基于可靠性的检修。

高海拔超高压输电线路系统是由多个耐张段通过串联组成的系统，其系统的可靠性取决于可靠性最低的那一耐张段，故要分析整条线路的可靠性，就是要分析耐张段子系统可靠性。以下将着重对输电线路系统的一个耐张段子系统进行分析，下文所述的高海拔超高压输电线路系统均是指耐张段子系统。

输电线路系统是由各种机械元件和电气元件构成，另外还有一些附件设备组成，对于高海拔超高压输电线路而言，其元件的可靠性要远高于超高压线路。为了研究方便，这里只选取了高海拔超高压输电线路系统中比较重要和容易出现故障的元件进行分析，见（图1）输电线路系统构成示意图。

通过上述假设，依据高海拔超高压输电线路元件的特点，及其在系统的功能和作用，可以建立如下可靠性模型（用可靠性框图表示），见（图2）所示。

设高海拔超高压输电线路系统的固有可靠性的设计值为R0，分配到系统串联元件的固有可靠性的设计值依次为R0i （i=1，2，3，4），分配到并联元件的固有可靠性的设计值依次为R0j（j=1，2，3，4）。将系统及元件用正常运行值，报警限定值和标准限定值三个可靠度值将其按故障的严重程度划分为四种状态，如（图3）所示。

对图示三种可靠性限值和四种运行状态的定义如下。

正常运行值Rz，表示高海拔超高压输电线路及其元件处于正常运行状态的最低可靠度。

报警限定值Rb，表示高海拔超高压输电线路及其元件处于注意运行状态的最低可靠度。

标准限定值Rt，表示高海拔超高压输电线路及其元件处于报警运行状态的最低可靠度。

正常状态，表示线路的可靠性指标都处于正常运行值以上，线路处于正常安全运行状态。

注意状态，表示线路的少量元件的可靠性指标低于正常运行值，但高于报警限定值，这些故障不会影响到高海拔超高压输电线路的安全运行。

报警状态，表示线路大部分元件的可靠性已超过报警限定值，但仍高于标准限定值，这些元件故障已经对线路的正常运行造成了很大的安全隐患，应及时安排检修。

严重状态，表示线路的大部分元件的可靠度低于报警限定值，一部分低于标准限定值，线路存在很高的安全隐患，系统随时可能退出工作状态。

假设高海拔超高压输电线路系统所有元件都是同时投入运行，且系统及元件只有正常到故障一个过程，由此可建立高海拔超高压输电线路系统检修计划的数学模型为：

约束条件为：

式中，Rs（t）为输电线路系统的可靠度；t为系统正常工作时间；Ri （i=1，2，3，4）表示串联元件在工作时间t时的可靠度；Rj （j=1，2，3，4）表示并联元件在工作时间t时的可靠度。

通过对数学模型的求解，就可以制定出高海拔超高压输电线路的检修周期。高海拔超高压输电线路系统检修周期制定分为线路元件检修周期的制定和系统检修周期的制定。通过对高海拔超高压输电线路元件的重要程度分析可知，不同元件实施检修对应的运行状态是不同的，通过对系统及元件的实施检修对应的运行状态的判断，可求出其对应的正常运行时间，考虑一定的安全裕度，即可制定出系统或元件定期巡视检修的周期。

②状态检修。

高海拔超高压输电线路的状态可分为：正常状态、注意状态、异常状态和严重状态四种状态。对这四种状态的定义如下。

正常状态，表示线路各状态量处于正常运行值以内，线路能够正常安全的运行。

注意状态，表示线路有部分状态量低于正常运行值，但并没有超过报警限定值，线路仍能安全运行，但应加强运行中的监测。

异常状态，表示线路中有些重要状态量低于报警限定值，但没有超过标准限定值，除了应加强监测外，还应及时的安排检修。

严重状态，表示线路有些重要状态量低于标准限定值，或大部分状态量都低于报警限定值，线路随时会出现停运。

高海拔超高压输电线路的状态量是反映输电线路状况的各种技术指标，试验数据和运行情况等参数的总称。高海拔超高压输电线路的状态量都包含在导线、地线、杆塔及基础、绝缘子等线路单元中，这些线路单元的健康状况直接反映了整条输电线路的健康状态。根据状态量对线路安全运行的影响，对应高海拔超高压输电线路的状态，从轻到重分为4个等级，对应的权重分别为权重1、权重2、权重3、权重4；根据状态量的劣化程度从轻到重分为4级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。针对线路及元件的不同状态，进行分析、汇总和评估，给系统及元件的健康状态进行打分，了解线路及其元件的运行状况，以此制定高海拔超高压输电线路的检修策略。

（2）方案的论证。

检修模式是依据可行、可靠、可操作和经济的原则制定的，所以下面将从检修模式的可行性、可靠性、可操作性和经济性四个方面进行论证。

①可行性。本文提出的新型组合检修模式是将运用可靠性理论的定期检修和状态检修进行组合和优化，而定期检修和状态检修在超高压输电线路上已有应用，故该新型组合检修模式是可行的。

②可靠性。该组合检修模式符合高海拔超高压输电线路元件的故障特点，同时基于可靠性的检修和基于状态的检修都是以元件的运行状态为依据来指导检修的，因此该组合检修模式能够在故障发生前夕实施检修，故该组合检修模式具有较高的可靠性。

③可操作性。定期检修和状态检修已在输电线路检修中取得了一定的检修经验，该检修模式只是将可靠性理论运用于定期检修，并结合状态检修进行了优化组合，故该模式在高海拔超高压输电线路检修中是可操作的。

④经济性。新型组合检修模式针对不同的元件和不同的时间实施不同的检修方式，其用于定期检修的费用很少，在线路故障率稳定后对部分重要元件采用状态检修，降低因设备频繁动作导致设备损坏的概率，提高了线路整体的经济效益，故该组合检修模式具有一定的经济性。

综上所述，将新型组合检修模式应用于高海拔超高压输电线路的检修满足可行、可靠、可操作和经济的要求，还能在一定程度上减轻运行检修人员的劳动强度，提高了设备的利用率。

2 结论

本文通过分析现有检修模式，应用现代维修理论，提出了一种新型组合检修模式，并进行了论证，得到了以下结论：通过对现有检修模式的分析，提出了高海拔超高压输电线路检修的新型组合检修模式；提出了新型组合检修模式的构成和总体思路的框图；提出了高海拔超高压输电线路系统的可靠性模型和高海拔超高压输电线路状态评估方法；论证结果表明，该新型组合检修模式是有效的，经济的。

参考文献

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