架空输电线路运行状态综合评价研究

陈龙庆，周琛琛，梁华贵，许 义，周章斌

(国网安徽省电力公司合肥供电公司,合肥 230022)

架空输电线路的安全运行状态对整个电力系统的稳定具有关键影响。目前，电网检修工作由定期检修转变为状态检修，架空输电线路的状态评价就是线路状态检修机制的基础与核心，指导对线路做出持续运行、注意监控或者实施检修等决策。本文结合输电线路的各项规程，建立架空输电线路运行状态评估体系，并使用层次分析法确立指标权重，应用模糊综合评价方法建立综合评价模型，对架空输电线路进行综合评价。

1 架空输电线路运行状态评估体系

1.1 评估体系的建立

依据DL/T 1249—2013《架空输电线路运行状态评估技术导则》及Q/GDW 173—2014《架空输电线路状态评价导则》架空输电线路及设备的特点和功能，选取8个线路单元作为线路评估的一级指标，分别为基础、杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置、附属设施和通道环境。根据架空输电线路运行过程中的常见故障情况，对每个单元选取二级评价指标，共选取32个评价指标。根据层次分析法，得到架空输电线路运行状态的指标体系见表1。

1.2 评价指标的评分标准

对评价指标进行科学评价的基础是制定合理的评分标准。评分标准是评估人员对设备客观运行状态的主观反映。通常，把架空输电线路的运行状态

表1 架空输电线路运行状态评估体系

分为正常状态、注意状态、异常状态以及严重状态。

正常状态指的是线路单元各状态量的值保持稳定且在规程DL/T 1249—2013规定的标准限值范围以内，设备可以正常运行；注意状态指的是线路单元的某些状态量的值出现变化，该值具有接近标准限值的趋势，但尚在标准限值范围以内，设备仍可以继续运行，但管理人员应加强对其监视或视情况安排检修；异常状态指的是线路单元的某些状态量的值已略微超过标准限值，但短时间内不会对设备运行造成很大影响，应监视其运行情况，并及时检修；严重状态指的是部分状态量的值已严重超过标准限值，设备运行存在很大隐患，应尽快安排检修或停止设备运行。

本文所选取的评价指标既有定量指标，可以通过设备测量、仪器检测等方式确定，如拉线棒弯曲、杆塔倾斜等指标，又有定性指标，无法进行定量描述，如基础沉降、杆塔构件锈蚀等指标。本文依据国家电网公司以及电力行业颁布的相关标准DL/T 1249—2013 和Q/GDW 173—2014，参考文献[1-2]，使用四级评价模型确定了评价指标的评分依据。标准化的基础及杆塔单元的指标评分依据见表2。

表2 标准化的基础及杆塔单元的指标评分依据

2 评价指标权重的确定

对于本文中的一级指标，由于电力行业标准DL/T 1249—2013对其权重值进行了规定，因此直接采用标准的推荐值；对于二级指标，邀请运行、维护、检修经验丰富的输电线路专家按照指标重要性进行排序，基于层次分析法确定指标权重。

2.1 一级指标权重的确定

根据文献[3-4]，各线路单元的指标权重见表3。

表3 各线路单元的指标权重

2.2 二级指标相对权重的确定

使用层次分析法确定二级指标相对权重的步骤为：对每个线路单元的二级指标进行重要性判断，建立判断矩阵，判断标准采用萨蒂1～9级重要性标准矩阵；进行判断矩阵的一致性检验，由于对指标重要性判断过程中，可能会出现结果相互矛盾的情况，因此需对判断矩阵进行一致性检验[5]。判断矩阵一致性检验的步骤如下。

a.计算一致性指标CI:

(1)

式中:n为判断矩阵的阶数;λmax为其最大特征根。

b.查表得到平均随机一致性指标RI。1～10阶判断矩阵的平均随机一致性指标值RI见表4。计算时，需根据判断矩阵的阶数查表得到RI的值。

表4 1～10阶矩阵的RI值

c.计算一致性比例CR:

(2)

对各阶判断矩阵，若一致性比例CR<0.1，可认为矩阵的一致性符合要求。对于一阶和二阶矩阵来说，不需要计算CR。

d.计算指标的相对权重。二级指标相对于一级指标的权重计算公式[6]：

(3)

式中：Wi为二级指标相对于一级指标的权重；aij为判断矩阵的元素。

3 架空输电线路运行状态的综合评价

对输电线路的运行状态进行综合评价，需要先对线路单元各设备的运行情况进行评分，再根据各设备的权重，确定各线路单元的评分；再通过对一条线路所有线路单元的得分进行加权平均，得到架空输电线路整体运行状态的评价结果[7]。

3.1 架空输电线路单元的评价

对架空输电线路单元进行评价的步骤[8]如下。

a.根据设备的运行状态，对线路单元的二级指标状态量的总体运行情况进行评分。

b.计算线路单元所包含的二级指标的相对权重。

c.计算线路单元的得分情况，公式为：

Bi=Uij×Wij

(4)

式中：Uij是二级指标Cij的得分；Wij是二级指标Cij的相对权重；Bi是一级指标Ci的得分。

3.2架空输电线路整体的评价

根据线路单元的评价得分，依据公式(5)，得到整条输电线路的整体评价：

B=Bi×Wi

(5)

式中:B是架空输电线路整体的评价得分；Bi取值依据表3。

根据本文建立的指标体系以及评价指标的评分标准，基于模糊评价思想，确定输电线路运行状态的评价标准见表5。

表5 输电线路运行状态的评价标准

4 算例

对某供电公司管辖的110 kV线路A线进行运行状态综合评价。以线路基础、线路杆塔这两个指标为例，线路基础、杆塔运行情况以及二级指标分别得分见表6。

使用层次分析法，分别对C11至C14、C21至C24指标进行重要性排序，评价矩阵分别见表7、表8。

表6 线路基础与杆塔运行情况及二级指标得分

表7 基础二级指标的评价矩阵

表8 杆塔二级指标的评价矩阵

通过归一化处理，得到基础二级指标的权重向量为W2=[0.467 6 0.277 3 0.159 8 0.095 3]，杆塔二级指标的权重向量为W2=[0.455 8 0.140 6 0.140 6 0.263 0]。通过公式(4)，得到基础指标的评价得分为B2=0.91，杆塔指标的评价得分为B2=0.83。

同样，得到8个线路单元的评价得分矩阵为[B1B2B3B4B5B6B7B8B9]=[0.90 0.83 0.76 0.80 0.92 0.86 0.78 0.72]。

最后，根据公式(5)，得到架空输电线路整体运行状态的综合评价得分为0.809 5。根据表5，可知该线路的综合评价等级为注意状态，需通过加强巡视、实施合理的检修计划等措施，防止线路设备状态的进一步劣化。其中，通道环境的评价得分最低，这是由于该线路通道内有较多树木，导致线路安全距离不满足要求，威胁线路的安全运行。该公司需尽快采取措施，清除障碍树木，消除威胁因素。导地线单元的评价得分也较低，进一步分析了解可知，部分地线出线损伤及锈蚀，可能会影响线路的安全运行，该公司应尽快安排，对地线进行检修及更换，保证线路的安全运行。

5 结论

本文结合输电线路规程DL/T 1249—2013及 Q/GDW 173—2014，建立了架空输电线路运行状态评估指标体系，使用层次分析法确立了指标权重，并采用模糊评价方法对架空输电线路运行状态进行综合评价。通过对某供电公司110 kV线路建模分析，发现该线路存在安全薄弱环节，综合评价等级为注意状态，向运行维护单位提出针对性检修建议，提升检修效率。该评价方法可较好地评估线路的运行状态，对输电线路的运行维护具有较好的指导意义。