输电线路运行状态评估方法综述

输电线路运行状态评估方法综述

摘要：随着中国电力需求迅速增长和电力运行设备的使用年限的增加,电网规模也在日益扩大,复杂程度不断提高,电力系统的对于系统运行的安全状态问题日益突出。提高电力系统可靠性评估的准确度是保障电力系统安全可靠运行的关键手段之一。其中输电线路作为电源侧与用户的桥梁，其稳定的运行至关重要，本文是主要讨论输电线路中对某些设备运行状态的两种评估方法，一种是基于状态监测的综合评估方法，另一种是基于概率统计的运行评估方法，结合其优缺点选择性的应用将有效提高评估准确性。

关键词：输电线路；运行；可靠性；评估；系统安全

引言：

输电线路是电力系统的重要组成部分, 一旦发生故障会严重影响系统的安全稳定运行, 过去的美国和加拿大的大停电就是因对架空输电线路的故障隐患缺乏有力监控引起的, 因此对输电线路有效监控、管理和维护具有很重要的意义。近年来电力系统管理信息化发展迅速,输电线路的管理也不例外,与输电线路状态检修相关的静态数据以及定期检测获得的测试数据大都已实现计算机管理。但还有一些重要的输电线路运行状态和故障。这里从几个方面来重点介绍输电线路目前较新的一些运行评估方法，其中包括：1.架空输电线路运行和故障综合监测评估系统；2.输电线路运行可靠性预测模型搭建。

输电线路综合监测评估系统

1、1监测评估系统简介

为了有效预防和减少线路事故,提高线路运行和管理水平,设计了一个统一的应用平台构建架空输电线路运行和故障综合监测评估系统对线路主要运行状态和故障情况进行在线监测、实时分析和综合评估。该系统通过安装在现场的数据采集终端和控制中心的监控主站对输电线路的导线、杆塔、绝缘子等设备进行全方位实时监控, 可根据需要灵活配置实现绝缘子污秽、零值绝缘子、导线弧垂、导线温度在线监测及线路危险点实时视频监控、线路故障检测和定位等多种功能。输电线路运行和管理部门通过对系统各类监测数据的统计分析, 能及时掌握线路关键运行状态的变化, 为输电线路的状态检修奠定坚实的基础。

1、2总体思路和系统结构

架空输电线路运行和故障综合监测评估系统的总体目标是综合监测架空输电线路导线、杆塔、绝缘子等设备的主要运行状态和故障, 实现对线路主要运行状态和故障情况的在线监测、实时分析和综合评估,为输电线路的状态检修提供应用平台。系统总体设计的基本框架是通过安装于线路杆塔上的线路状态采集终端及变电站的线路故障监测终端和用于监控中心的主站系统软件, 构建统一的输电线路状态监测的应用平台

对输电线路的主要运行状态和故障情况全方位监测和评估,实现绝缘子污秽(泄漏电流)、零值绝缘子、导线弧垂及导线温度在线监测与线路舞动和覆冰情况实时视频监视、线路危险点监控、线路故障监测和线路状况综合评估等功能。

二、输变电线路运行的维护

1、雷电是不可抗拒的自然外力，因此需要结合实际情况，从完善输变电线路手段入手，

提高线路的防雷水平，还需因地制宜，提出不同区域线段的防雷措施。从线路地理环境来看，部分地区土壤电阻率高，塔杆接地电阻偏大，容易引起跳闸；山区的线路因为存在山坡倾角使导线暴露的弧面增大，从而易遭受雷电绕击。输电线路的防雷措施有很多，包括安装避雷线、安装线路避雷器、提高线路绝缘水平、架设耦合地线、同塔多回线路的不平衡绝缘以及改善杆塔接地装置冲击特性等。对于高压输变电线路，最有效的防雷措施是安装线路避雷器，线路避雷器与绝缘子连接，雷击时，一部分雷电流通过避雷器流入相导线，导致相导线的电位升高从而使绝缘子两端的电位降低，避免闪络，防止输变电线路覆冰灾害的重要方法是在设计阶段采取有效措施，尽量避免横跨垭口、风道、湖泊和水库这些容易覆冰的地段，翻越山岭时应避免大高差、大档距，转角点架不要设在开阔的山脊上，以减少雷电对电力线路的危害。

建立输电线路运行可靠性预测模型

2、1模型搭建简介

架空线路的雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题,雷电事故几乎占线路全部跳闸事故的 1/3 或更多。另外,线路积污对输电线路可靠运行也有很大的影响。以华东地区为例,随着经济的发展,废气排放总量、二氧化硫排放量、烟尘和工业粉尘排放量在逐年增加, 城市及周边地区成为石油型和煤烟型并重的复合型污染区,当气候少雨多雾时,户外绝缘子表面的积污速率和积污量将大大增加,如逢连续大雾天气,输电线路容易发生污闪,严重威胁电网的安全运行。通常,线路的雷击跳闸率与线路所在地区的落雷密度相关, 线路污闪率与线路所属地区的污秽等级相关。因此,本文提出的预测模型主要考虑线路所在地区的污秽参数和落雷密度对可靠性的影响。

2、2模型搭建简介

问题提出: 根据一组输电线路的检修记录及其落雷与污区参数,给出线路正常运行时间与环境参数的关系,即线路正常运行大于 k(0,1,…,365)天仍然可靠运行(不发生停运)的概率值预测。预测样本通过以下方法获得:以线路上次检修结束至下次检修开始之间的时间为正常运行时间的一个记录, 记正常运行时间大于 k 天的记录为 Nk,正常运行时间为

U1,U2,…,UNk,运行时间与故障时间的总和为 T,定义实用的线路可靠性为: （1）

即总的正常运行时间占全部时间的百分比。若假定在 k- 1天内元件都正常运行, 则可以用 p 来表示第 k 天元件仍正常运行的概率。线路可靠性与影响变量(运行时间、污区参数和落雷密度)之间存在复杂的非线性关系。传统的指数平滑、回归分析法等都是线性模型方法,对于随机因素多、非线性极强的问题就显得无能为力,而这恰恰是近年来兴起的智能算法擅长处理的。

总结

前一种运行综合监测系统里是将输电线路运行状态监测和故障监测统一到一个平台上,方便使用、维护和升级,保证监测装置和监测系统发挥更大的效力。系统拟通过全天候采集正常运行状态及潜故障状态下影响线路运行的关键参数, 对输电线路主要运行状态的实时监测,自动分析其运行状态,使输电线路的管理和维护具有针对性,节约成本、减少停电时间,提高设备利用率,为输电线路的状态检修奠定坚实的基础。

而基于概率统计的运行评估方法，是选择合理的计算方法对输电线路的可靠性进行预测, 将有助于提高电网运行可靠性的评估精度,为电网的安全可靠运行提供参考。

将两种方法综合使用，有其很大的优势。首先可以利用线路运行状态监测的手段来验证线路的可靠性模型，修正一些预测的参数；反之，也可利用概率统计的方法，可以达到提前预测，给予检修工作充足的提前量。