高压电网自动管理技术分析

周晓明

摘要：传统的输电设备维修工作是以定期进行预防性试验和按一定的周期进行维修的套制度，互相制约性很强。按一定运行周期安排进行维修，而对设备的运行状态不加判断，因而这种维修管理模式造成了运行维护方面不必要的人力、物力及财力的浪费。而输电线路逐步实行状态维修则是先进的科学的管理方法。但线路状态维修技术目前仍是电力科技前沿科研项目，应该开展综合的、系统地研究工作。

关键词：输电线路状态维修技术

1输电线路状态维修技术的内容

电力网的可靠性取决于发、输、变设备的运行可靠性，而对这些设备可靠性的监测及评估是状态维修的重要内容。一般而言，状态维修技术，包涵可靠性评估和预测维修技术二个分支，而这两个技术领域是互相紧密联系又有一定区别的。状态维修将涉及系统的先进的传感传输技术，信息采集处理技术、干扰抑制技术、模式识别技术、故障严重性分析、寿命估计、可靠性评价等领域。要开展全方位意义上的状态维修将需建立多系统组成的一整套实时监测和数据信号分析系统，研究完善各类监测技术。开发研究各种监测技术和仪器的同时分析、完善各类的测试标准。这需要投入大量的科研经费，组织一批研究人员，进行系统地、深入地研究。

2如何实施状态维修

状态维修技术，就目前来看，它涉及到多学科、多领域的系统工程技术问题。一般包括电力系统各部门正在研究的电力前沿科技领域，主要包括先进传感器技术；信息采集处理技术；信息及数据传输技术以及故障信号分类及判别技术等。

2.1先进传感器技术先进的传感器是实现预测性维修的重要手段，是一个长盛不衰的研究热点。这是因为故障诊断技术的基点是首先取决于能否获取到尽可能多的有用信息，而有用信息的排头兵则是传感器，只有性能先进的传感器，才能获取清晰的高质量的有用信息。这是数据处理和诊断决策的基础。为了提高故障诊断水平，研究各种新型传感器便成为电力系统的研究热点。输电线路绝缘泄漏电流测量装置，其挂在横担侧第一片绝缘子上的电流互感器，则是典型的传感装置，经过武高所、解放军、通讯工程学院、西安一家公司、澳大利亚一个公司的实际测量及应用中的改进已经有了很大提高，但这一传感器是否属于先进，有待于进行综合评价。雷电定位装置测量云对地的闪络是捕获空间电磁场的变化。目前通过传感器捕捉到的信号，已能将定位距离误差控制在700m左右，而现在看来这一误差精度还有待提高。而这一误差精度的提高尽管是一个系统工程，但传感的改进也是一个重要的领域。

2.2信息处理技术对采集到的信号进行加工处理，去掉现场大量的背景干扰信号，从而提取有用的信号，这是信息处理技术的关键。然而现场实测表明，有用的信号能级往往很低，这淹没在大量的背景噪声海洋中，当然信息处理技术的主流是应用硬件滤波器和数字滤波技术，并采用水波变换技术。这不仅可以有效地滤除稳态信号，即滤掉经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰，同时还可以抑制其他现场测量中不可避免的干扰。这样一些技术的应用，可以把有用的信号从此信号强几个数量级的干扰电平中提取出来。

我国进行了几十年的地面检测绝缘子故障的装置之所以未见结果，也主要是信息处理技术还未获得突破。原来的研究曾走过捕捉、局部放电的脉冲电流、超声波法等等。国内同行还有不少人正在进行研究，例如：电晕指纹波法地面检测不良绝缘子串，脉冲电流法检测不良绝缘子，以及单个绝缘子电晕特性等。

2.3信息及数据传输技术输电线路的信息与数据传输问题相对于变电设备而言，传输问题则显得较为突出。这里有三个问题，一是传输通道，二是传输距离，三是传输功率问题。

目前已有的传输方式是通过OPGW或ADSS光缆作为传输媒体。或者申请某一频率的无线发射，但由于受到发射功率的限制而在传输距离上受到限制。最近又有人在研究科研移动通讯的通道，GMS或CDMA系统或GPS全球定位系统进行数字传输，但这里有传输容量及数据还原等一系列问题，尚待研究，何时能商业化运作进入工程实用尚待时日。

2.4故障信号分类及判断技术故障信号的分类是当前信息技术的前沿课题，过去传统一般采用频谱来区分故障类型，这一方法具有较大的局限性，容易造成误判，因为许多不同类型的故障信号频谱有较大部分是重叠的在某一频域内很难加以区分。而还有些故障信号则在多个频域内均有信号，只不过在幅值上有区别，因而采用传统频谱的办法进行故障信号的分类，则使故障信号的分类的研究工作在某种程度上陷入了僵局。而近年研究故障的“指纹特征”以及提取和识别指纹特征的方法成为故障信号分类研究的一个重要领域。

故障信号分类确定后，故障危险程度或者阈值的确定又是一个花大气力研究的问题。

输电线路的试验及测量标准是大量实践经验的总结而要做好送电线路电气的、机械的、环境方面的测试工作，则必需在大量实践的基础上，在理论上总结出确定相关数据及阈值。例如，我国河南超高压运检公司、平顶山供电局及珠海电力局、湖北省超高压局等单位正在开展的“动态的绝缘子表面泄漏电流测量值”来表征绝缘临闪状态的研究及监测工作还是这一方面工作的例证。

到底是点状的，还是带状的?是窄带的还是宽带?很大程度要因地制宜，要以现场测量的数据来进行判断。前已述及这主要是测试标准问题，不能脱离运行实践。

2.5可靠性评估及寿命估计可靠性评估(也即可靠性工程)包含的内容很广泛，大致可分为可靠性理论基础、可靠性应用技术和可靠性管理三个方面。可靠性理论基础包括可靠性数学和可靠性物理等。前者主要是概率论和数理统计等，用于研究失效的规律及设备元件的可靠性评估；后者主要研究失效机理，探索失效的原因。可靠性应用技术包括可靠性指标的确定、系统可靠性设计、失效分析、系统可靠性试验、现场数据的收集与分析、可靠性评价与验证等。可靠性管理主要是应用系统工程的方法，将设备元件在使用过程中的整个寿命周期中的各个阶段的可靠性技术工程有效地组织并管理起来，调动各方面的人员开展可靠性活动。可靠性评估全程可分为管理、设计、分析、理论、数据、试验和评估七个分支。设备元件的可靠性究竟要多高，这实质是一个价值判断问题，需要对诸如功能目的、时间、维修、寿命等进行综合平衡分析。

3结论

3.1状态维修技术包涵预测性维修技术和可靠性评估两个方面，这两个技术领域是互相紧密相联，但又是各不相同的两个单元。

3.2输电线路的绝缘监测、污情监测、雷电监测、环境监测等可实行在线监测；而其余的电气的机械的量可进行巡逻离线监测。

3.3要实施状态维修应全面地有计划、有针对性地开展先进传感器技术、信息处理技术，信息及数据传输技术及故障信号分类及判断技术的综合研究。

3.4目前我国的输电线路状态维修技术尚处于起步的初级状态，因此要做好前期工作、基础工作，创造条件，逐步过渡实施状态维修。