配電網(wǎng)檢修優(yōu)化策略研究

肖凱成　喻楊

摘 要：當前，配電網(wǎng)建設與管理是電力行業(yè)發(fā)展的重要內容，從配電網(wǎng)建設與維護的發(fā)展趨勢看，其逐漸朝著(zhù)大容量、高性能方向發(fā)展，配電網(wǎng)結構更為復雜，檢修難度加大，因此在配電網(wǎng)管理和維護中著(zhù)手在線(xiàn)檢修技術(shù)的推廣與應用。在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)以配電網(wǎng)設備和結構為監測中心，感知、判斷實(shí)時(shí)狀態(tài)與故障，支持配電設備參數異常的檢測與分析，有力地推動(dòng)了電力事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);檢修;優(yōu)化策略

中圖分類(lèi)號：TU711 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.058

隨著(zhù)國家經(jīng)濟水平的不斷提高，人們對于電力系統發(fā)展提出的要求也逐漸嚴格，這對于我國電力行業(yè)發(fā)展既是機遇也是挑戰。一方面，相關(guān)企業(yè)的發(fā)展規模在不斷擴大;另一方面，電力的供電可靠性也要不斷加強。在完整的電力系統中，配電設備是十分重要的組成部分，配電設備更是重中之重，已成為現代社會(huì )中電力企業(yè)輸送電力的主要途徑。但是，結合行業(yè)發(fā)展現狀分析，10 kV配電設備在運行中還存在很多問(wèn)題。

1 影響配電設備運行的因素

1.1 外力因素

配電設備結構比較復雜，大多是露天設置，往往要跨越線(xiàn)路設施或建筑物、天然植物等。此外，配電設備長(cháng)期暴露在自然環(huán)境中，在很大程度上加速了線(xiàn)路老化，導致其內部絕緣容量逐漸下降，對運行造成隱患。隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展，城市化建設的任務(wù)逐漸普及。越來(lái)越多的城市開(kāi)始提倡拆除舊建筑。在此期間，也將在很大程度上導致原有線(xiàn)路和斷層的破壞。

1.2 自然因素

配電線(xiàn)路分布廣泛，從城市到郊區，再到農村地區。此外，許多配電設備也將放置在相對開(kāi)放的地方。惡劣天氣到來(lái)時(shí)將直接影響配電設備，使其絕緣容量逐漸降低，并在長(cháng)期的風(fēng)雨中埋下巨大的潛在泄漏隱患。如果不加以有效控制，真正發(fā)生泄漏事故，不僅會(huì )影響線(xiàn)路的運行，還會(huì )造成巨大的社會(huì )和經(jīng)濟影響。

2 配電網(wǎng)檢修策略要點(diǎn)

2.1 分類(lèi)

近年來(lái)，在電網(wǎng)企業(yè)不斷發(fā)展的背景下，企業(yè)關(guān)注層次更加多元化，既要關(guān)注初始投資成本，又要結合全生命周期構建各種成本控制體系，以成本和效益為基本目標，保持運營(yíng)管理的有效性。目前，配電網(wǎng)狀態(tài)檢修主要分為以下兩類(lèi)：第一，停電檢修，分為A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi);第二，無(wú)停電維護，分為D級和E級。

2.2 維護策略

在配電網(wǎng)的維護中，不僅要注重維護水平，還要充分權衡具體的維護時(shí)間，評估其對維護成本的影響，確保差異化維護策略應用和處理的基本水平，避免設備運行不可靠的問(wèn)題，并通過(guò)相應的分析方法和優(yōu)化處理策略，保持其綜合效益。

此外，維修方法的選擇和處理應結合整數離散優(yōu)化分析方法完成。0代表選擇率維護，1代表維護，2代表更換。在整合優(yōu)化空間的同時(shí)，為服務(wù)器內相同分布的設備壽命分布處理效果的優(yōu)化提供保障，并通過(guò)推導分析維修時(shí)間間隔，評估模型的可靠性趨勢。

3 故障原因分析

3.1 短路故障

短路的一般原因分為兩個(gè)方面：一是故障發(fā)生在短時(shí)間內，通常是在開(kāi)關(guān)閉合時(shí);其次，它導致了永久性的失敗?？偟谋憩F是它未能成功切換。

10 kV線(xiàn)路的電路保護一般分為兩段或三段，即電流通過(guò)瞬間迅速分離，或在一定時(shí)間內斷開(kāi)，或電流通過(guò)保護等。這些情況之間的區別主要取決于電路的保護。如果電流是通過(guò)快速斷開(kāi)電流產(chǎn)生的，則可以判斷故障的位置通常是由兩條或三條線(xiàn)路的短路引起的，故障的位置通常是在干線(xiàn)或變電站附近。瞬時(shí)斷開(kāi)引起的保護措施瞬時(shí)電流較大，一般可達到最大限值[1]。

因此，一旦出現此類(lèi)問(wèn)題，對線(xiàn)路的影響極其嚴重，尤其是對線(xiàn)路上的電子元件或設備。常見(jiàn)的故障原因是雷擊。如果故障是由電流通過(guò)引起的保護措施引起的，在大多數情況下，某些非金屬位置存在短路。如果線(xiàn)路始終接地，則應使用斷路器及時(shí)測試線(xiàn)路的每一端，以最終找到線(xiàn)路的故障位置。如果是短期接地故障，線(xiàn)路上的每個(gè)位置都可能有問(wèn)題[2]。

通?？梢钥吹降膯?wèn)題是：線(xiàn)路上的金屬短路、導線(xiàn)跳線(xiàn)斷開(kāi)引起的電弧、光隔離引起的線(xiàn)路斷開(kāi)，以及一些自然災害引起的線(xiàn)路問(wèn)題。

3.2 接地故障

遇到暴雨、雷雨、大風(fēng)等嚴重自然災害時(shí)，往往會(huì )出現短路、接地等問(wèn)題，如大風(fēng)導致樹(shù)倒、斷桿等。

當春天來(lái)臨，第一場(chǎng)雨落下時(shí)，問(wèn)題往往會(huì )在這段時(shí)間發(fā)生。在一些粉塵污染嚴重的線(xiàn)路上，絕緣物質(zhì)和雜質(zhì)過(guò)多，造成損壞。

3.3 故障原因

線(xiàn)路上金屬引起的問(wèn)題包括：遇到暴雨、雷雨、大風(fēng)等嚴重自然災害時(shí)，經(jīng)常會(huì )出現短路、接地等問(wèn)題，如大風(fēng)導致樹(shù)木倒下、電線(xiàn)桿斷開(kāi)等;線(xiàn)路問(wèn)題、斷線(xiàn)、短路和強風(fēng)引起的接地問(wèn)題導致的故障。

導線(xiàn)跳線(xiàn)斷開(kāi)引起的電弧最終導致短路問(wèn)題：線(xiàn)路因使用時(shí)間長(cháng)而出現損壞;由于線(xiàn)路上的金屬部分接觸不良引發(fā)短路火災，最終導致線(xiàn)路斷開(kāi)。

跌落式熔斷器和隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電弧引起的短路問(wèn)題包括：跌落式熔斷器故障會(huì )導致保險絲管或電弧損壞，導致線(xiàn)路短路;對于長(cháng)期使用的保險絲和開(kāi)關(guān)造成的損壞電弧，最終將顯示短路問(wèn)題[3]。

小動(dòng)物引起的短路故障包括：從熔斷器到變壓器的高壓線(xiàn)一般為裸導線(xiàn)，變壓器的接線(xiàn)和防雷裝置不加絕緣裝置;高壓配電室鼠害防治不到位，母線(xiàn)保護措施不夠;高壓線(xiàn)分線(xiàn)盒存在一定漏洞;電箱進(jìn)出口無(wú)孔洞處理。

線(xiàn)路在短時(shí)間內的接地問(wèn)題包括：導線(xiàn)與漂浮物和樹(shù)木碰撞，導致單次接地;絕緣子表面會(huì )產(chǎn)生污染物。在雨天潮濕的環(huán)境中，此時(shí)會(huì )發(fā)生閃絡(luò )，雨天過(guò)后這些問(wèn)題就會(huì )消失。

線(xiàn)路上的永久性問(wèn)題包括：外部物質(zhì)造成的損壞;線(xiàn)路上的開(kāi)關(guān)和隔離器因長(cháng)期使用導致老化;線(xiàn)路防雷引起的爆炸一般多發(fā)生在雷暴季節;雷雨季節也會(huì )造成線(xiàn)路導線(xiàn)故障;由于復雜的沖擊導致電路的絕緣位置出現故障，此類(lèi)問(wèn)題通常發(fā)生在沿海地區。

4 配電網(wǎng)檢修策略的實(shí)施

4.1 掌握配電網(wǎng)系統建設初始狀態(tài)

在引入在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)前，應先探明配電網(wǎng)系統建設的最初狀態(tài)，通過(guò)檢修前后的對比，才能更好地發(fā)現問(wèn)題，以初始狀態(tài)參數的獲取與分析指導配電網(wǎng)系統的完整建構。

在配電網(wǎng)規劃設計、招標訂貨及施工建設等初始項目中，要求運維人員認真分析配電網(wǎng)初始運行情況，加強審核把關(guān)，掌握配電網(wǎng)的結構功能特性，明確其運行維護的技術(shù)要點(diǎn)。前期工作的準備到位，可使配電網(wǎng)在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)的開(kāi)展有扎實(shí)的基礎[4]。

4.2 建立優(yōu)化模型

如果是分析配電網(wǎng)設備故障率，要利用等劣化率作為重要的參考依據，要保證各個(gè)檢修時(shí)間盡量在間隔區間完成工序。在檢修計劃被安排后，兩次檢修之間的時(shí)間間隔要避免重復，匹配微積分思維調整相應的模型。在建立函數圖形時(shí)，要結合無(wú)窮小量的計算，然后消除，建立一個(gè)統計分析的計算單元。

結合實(shí)際檢修過(guò)程和要求，完善檢修行為。確定檢修等級后，要保證檢修行為間隔的倍數作為實(shí)際的檢修周期間隔內容，保證離散性較小，將檢修間隔的長(cháng)度控制在允許參數要求連續變化范圍內，為檢修間隔不相等問(wèn)題的解決提供保障。

配電網(wǎng)檢修中，制定有效的檢修計劃非常關(guān)鍵。匹配最小檢修間隔時(shí)間，然后結合其具體參數在規劃年限內完成檢修工作，確保能符合設備狀態(tài)檢修的基本需求。例如，如果是將不檢修的行為設置為最低等級檢修行為，則在C級以下的檢修內容也要結合分析方法進(jìn)行行為周期的校對，根據設備運行狀態(tài)分析運行參數，綜合考量檢修周期內各個(gè)檢修行為的故障率變化，保證綜合管控效果[5]。

4.3 做好狀態(tài)檢修工作

工作人員要根據10 kV配電設備的實(shí)際運行狀態(tài)以及產(chǎn)生的運行問(wèn)題、維護問(wèn)題或檢修問(wèn)題，制定相應的檢修方案，保證方案科學(xué)合理，具有較高的可行性。同時(shí)，工作人員要根據工作經(jīng)驗及案例，為10 kV配電設備制定緊急維護預案。在檢修工作中可能會(huì )遇到的一些問(wèn)題和障礙，要做好全面的準備工作，盡量將風(fēng)險或問(wèn)題控制在有限范圍內。

在現代社會(huì )，越來(lái)越多的新型技術(shù)、新型設備開(kāi)始出現在配電設備的運行維護等工作中。例如傳感器就是比較有代表性的一種設備。在10 kV配電設備狀態(tài)檢修工作中，工作人員可通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測線(xiàn)路及相應設備的運行情況，如果發(fā)現其存在問(wèn)題，傳感器可自動(dòng)將數據及其他參數傳輸到工作人員客戶(hù)端，由工作人員及時(shí)處理，將問(wèn)題扼殺在搖籃中。如果10 kV配電設備處于一些經(jīng)濟比較發(fā)達的城市，工作人員可將狀態(tài)檢修轉化為帶電檢修，提高檢修效率。

4.4 使用有效的在線(xiàn)檢測技術(shù)

在不同檢修場(chǎng)景應使用不同的檢修技術(shù)，檢修人員應根據實(shí)際情況，靈活選擇在線(xiàn)檢修技術(shù)，必要時(shí)可以靈活組合使用多種在線(xiàn)檢測技術(shù)。例如，利用紅外線(xiàn)熱像儀探測物體表面輻射情況時(shí)，相關(guān)人員需基于輻射接收情況繪制輻射能量密度分布圖，觀(guān)察密度分布情況，了解物體的紅外熱具體分布趨勢，推測特定位置的溫度，輔助故障識別，探明缺油風(fēng)險、受潮風(fēng)險等，以故障的精準判斷指導檢修作業(yè)。

使用微氣象在線(xiàn)監測，可以準確獲知配電網(wǎng)系統局部區域設備運行情況，獲得設備運行中對應的風(fēng)速、溫度、濕度等參數，方便檢修維護人員制定可靠的防護舉措應對惡劣天氣，減少配電網(wǎng)事故發(fā)生。使用桿塔傾斜在線(xiàn)監測，可以及時(shí)監測塌陷區桿塔的傾斜情況，定期分析其傾斜度，判斷其傾斜等級，及時(shí)發(fā)出安全警告，并通過(guò)在線(xiàn)監測系統將結果反饋給檢修人員，幫助檢修人員制定完善的修復加固方案，真正做到配電網(wǎng)運行管理中的防患于未然[6]。

使用在線(xiàn)檢測技術(shù)時(shí)應明確技術(shù)應用限制，合理規避使用風(fēng)險。如非接觸紅外線(xiàn)診斷有一定的使用局限，基于環(huán)境對技術(shù)運用的波動(dòng)影響，使用該檢測技術(shù)時(shí)應關(guān)注不同設備散熱、傳熱條件下測得的發(fā)熱點(diǎn)相對環(huán)境溫度溫升的誤差，避免誤導熱缺陷的判斷。

檢測人員應充分認識到該檢測技術(shù)還局限于設備表面溫度的獲取，設備內部的過(guò)熱點(diǎn)分析還較為困難，利用紅外診斷技術(shù)分析紅外圖譜定性時(shí)，要綜合考慮這些特殊情況并合理規避不良影響。在線(xiàn)檢測技術(shù)的創(chuàng )新研發(fā)與深入應用，可為配電網(wǎng)配電設備檢修提供技術(shù)支持，輸出真實(shí)的數據信息，作為運維管理的依據[7]。

4.5 整合日常運維工序

除了從技術(shù)層面提高狀態(tài)檢修技術(shù)方案的合理性和規范性，還要匹配相應的運維管理流程。

科學(xué)規劃配網(wǎng)建設的具體內容，實(shí)現運行環(huán)境的優(yōu)化發(fā)展，調整網(wǎng)絡(luò )結構模式明確其負載率參數、線(xiàn)路配變重載內容等，提高可靠性。

維持運維管控效率，制定年度狀態(tài)運維檢修規劃，保證作業(yè)指導意見(jiàn)切實(shí)可行，維持運行狀態(tài)檢修維護工作的綜合水平，提高設備的綜合應用效率。

科學(xué)管理配網(wǎng)的對應內容，不僅要對信息資料進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，而且要充分重視資源的合理性利用，堅持運行管理的標準性。同時(shí)，要全面提高人員的基本素質(zhì)，借助崗位激勵機制，確保檢修維護人員充分應用狀態(tài)檢修機制，保證檢修工序和效果最優(yōu)化。

4.6 合理搭配檢修方式

檢修10 kV配電設備時(shí)，要更新技術(shù)檢測方式，例如，重組原有的維修模式。一方面，將信息傳輸技術(shù)與數據監控技術(shù)相結合，保證變電站二次設備運行數據的有效采集。另一方面，將相關(guān)數據傳輸到配電網(wǎng)管理中心，合理配備設備維護方案，確保變電站二次設備的維護能在最短時(shí)間內完成，減少因停電造成的不利影響。

同時(shí)，要加強維修人員技術(shù)水平的培養。變電站二次設備維護工作必將朝著(zhù)信息化、智能化方向發(fā)展。在這一過(guò)程中，各種先進(jìn)技術(shù)需要不斷融合。

為保證狀態(tài)檢修結果的準確性，各種檢修設備需要配套使用。技術(shù)人員對新設備的掌握程度直接影響到維修工作的質(zhì)量，因此電力企業(yè)應以培養二次設備維修復合型人才為目標，為配電維修方案的順利實(shí)施提供人才保障。

5 結語(yǔ)

在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)有諸多應用優(yōu)勢，其推廣與應用是必然趨勢，在配電網(wǎng)的設備管理、電力運維管控中引入在線(xiàn)狀態(tài)檢測技術(shù)勢在必行。

在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)作為一種相對先進(jìn)的綜合性檢修技術(shù)，對應著(zhù)檢修維護的新模式。做好技術(shù)推廣，將促進(jìn)設備檢修維護的高質(zhì)與高效，推動(dòng)供配電企業(yè)實(shí)現集約化、規范化、自動(dòng)化發(fā)展，更好地提高配電網(wǎng)運行水平。

通過(guò)系統研究配電網(wǎng)在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)的應用優(yōu)勢、技術(shù)要點(diǎn)和操作流程，推動(dòng)在線(xiàn)狀態(tài)檢修技術(shù)的推廣與應用，使其在配電網(wǎng)運維管理中真正發(fā)揮價(jià)值。

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