智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測關(guān)鍵技術(shù)

　　摘要：國家電網(wǎng)公司已提出全面建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，狀態(tài)檢測技術(shù)為提高智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和電網(wǎng)設(shè)備管理效益提供了有力的技術(shù)支撐。未來智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測技術(shù)將遠遠超出傳統(tǒng)狀態(tài)檢測的范疇，不僅局限于電網(wǎng)裝備的狀態(tài)檢修，而是延伸出更多的復(fù)合型高級應(yīng)用。探討了智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修關(guān)鍵技術(shù)，包括輸電線路設(shè)備管理、狀態(tài)檢修和全壽命周期管理、智能變電站相關(guān)技術(shù)等方面，提出了需要研究的問題和方向。

　　0 引言

　　電網(wǎng)是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國家能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，為保障我國未來能源和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，國家電網(wǎng)公司提出了符合我國能源戰(zhàn)略和電網(wǎng)企業(yè)需求的智能電網(wǎng)發(fā)展模式。智能電網(wǎng)是指電網(wǎng)的智能化，是建立在集成的、高速的雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上。通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法，以及先進決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。根據(jù)IBM中國公司高級電力專家Martin Hauske的解釋，智能電網(wǎng)有3 個層面的含義：首先是利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控;然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行收集、整合;最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理。2009年5月21日 舉行的 “2009 特高壓輸電技術(shù)國際會議”上，國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞表示，積極發(fā)展智能電網(wǎng)已成為世界電力發(fā)展的新趨勢，到2020年，中國將全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)。我國國家電網(wǎng)結(jié)合基本國情和特高壓實踐，確立了加快建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，即加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)。

　　為了提高智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和電網(wǎng)設(shè)備管理效益，需要加強和提升電網(wǎng)設(shè)施的監(jiān)控能力，針對輸變電設(shè)備狀態(tài)檢測的有效方法和先進技術(shù)、傳感技術(shù)、狀態(tài)評估技術(shù)、信息技術(shù)以及通信支撐技術(shù)開展技術(shù)研究和工程應(yīng)用。國家電網(wǎng)公司已于2009年7月決定自2010年起全面推廣實施狀態(tài)檢修，全面提升設(shè)備智能化水平，推廣應(yīng)用智能設(shè)備和技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全在線預(yù)警和設(shè)備智能化監(jiān)控。

　　1 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)在狀態(tài)檢測方面的差異

　　1.1 傳統(tǒng)電網(wǎng)狀態(tài)檢測技術(shù)現(xiàn)狀

　　狀態(tài)檢修是以設(shè)備當(dāng)前的實際工作狀況為依據(jù)，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段、可靠性評價手段以及壽命預(yù)測手段，判斷設(shè)備狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴(yán)重程度、故障發(fā)展趨勢作出判斷，并根據(jù)分析診斷結(jié)果在設(shè)備性能下降到一定程度或故障將發(fā)生之前進行維修。狀態(tài)檢修的高效開展，需要大量的設(shè)備狀態(tài)信息，為設(shè)備狀態(tài)評價以及狀態(tài)檢修策略的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)備狀態(tài)信息包括巡檢、運行工況、帶電檢測、停電例行試驗、停電診斷試驗數(shù)據(jù)等。

　　隨著狀態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展，人們越來越清晰地認識到“帶電檢測、在線監(jiān)測、停電檢修試驗”三位一體的檢測模式代表著未來輸變電設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展方向。

　　帶電檢測一般采用便攜式檢測設(shè)備，在運行狀態(tài)下對設(shè)備狀態(tài)量進行現(xiàn)場檢測，其檢測方式為帶電短時間內(nèi)檢測，有別于長期連續(xù)的在線監(jiān)測［3］。在帶電檢測技術(shù)方面，國內(nèi)外目前采用的主要帶電檢測技術(shù)包括：油色譜分析、紅外測溫、局放檢測、鐵心電流帶電檢測、紫外成像檢測、容性設(shè)備絕緣帶電檢測、氣體泄漏帶電檢測，其中最常用、最有效的是局放帶電檢測、油色譜分析及紅外測溫技術(shù)。尤其是局放帶電檢測技術(shù)，它是目前發(fā)展最為迅速、對電氣設(shè)備絕緣缺陷檢測最為有效的一種帶電檢測技術(shù)。

　　在在線監(jiān)測技術(shù)方面，目前應(yīng)用較多的主要集中在變電設(shè)備，而輸電線路和電纜也逐步出現(xiàn)一些應(yīng)用。對于變電設(shè)備，變壓器和電抗器采用的在線監(jiān)測技術(shù)主要包括：油色譜、局放、鐵心接地電流、套管絕緣、頂層油溫和繞組熱點溫度;CT、CVT、耦合電容等容性設(shè)備主要是對其電容量和介損進行監(jiān)測;避雷器主要監(jiān)測其泄漏電流;而斷路器、GIS等開關(guān)設(shè)備主要在線監(jiān)測技術(shù)包括開關(guān)機械特性、GIS局放、SF6氣體泄漏及SF6微水、密度。其中應(yīng)用比較成熟有效的：變壓器油色譜在線監(jiān)測、容性設(shè)備和避雷器在線監(jiān)測。對于輸電線路，目前主要應(yīng)用的在線監(jiān)測方法主要有雷電監(jiān)測、絕緣子污穢度、桿塔傾斜、導(dǎo)線弧垂等監(jiān)測技術(shù)，但是比較成熟的主要是雷電監(jiān)測和絕緣子污穢監(jiān)測。對于電力電纜，主要在線檢測方法是溫度和局放，相對成熟的是分布式光纖測溫。

　　在停電檢修試驗方面，國內(nèi)外都形成了一套成熟的預(yù)防性試驗方法和規(guī)程。

　　我國狀態(tài)檢測和評估工作還處于起步階段，狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用及推廣上存在的問題主要有：（1）狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用范圍不廣，與電網(wǎng)設(shè)備總量相比，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備覆蓋面還處于較低水平;（2）狀態(tài)檢測裝置可靠性不高，存在誤報現(xiàn)象，并且裝置的故障率高，運維的工作量較大;（3）缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范指導(dǎo)，各廠家裝置的工作原理、性能指標(biāo)和運行可靠性等差異較大，同時各類裝置的校驗方法、輸出數(shù)據(jù)規(guī)范以及監(jiān)測平臺都各不相同;（4）缺乏深入有效的綜合狀態(tài)評估方法;（5）在線監(jiān)測技術(shù)需要深化研究，現(xiàn)行的在線監(jiān)測技術(shù)在設(shè)備缺陷檢測方面還存在盲區(qū)，狀態(tài)參量還不夠豐富，對突發(fā)性故障預(yù)警作用不夠明顯;（6）缺少統(tǒng)一的考核、評估和指導(dǎo)方面的行業(yè)管理機構(gòu)。

　　1.2 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)在狀態(tài)檢測方面的差異

　　智能電網(wǎng)對狀態(tài)信息的獲取范圍將與傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生很大的變化。未來智能電網(wǎng)的狀態(tài)信息不僅包括電網(wǎng)裝備的狀態(tài)信息，如：發(fā)電及輸變電設(shè)備的健康狀態(tài)、經(jīng)濟運行曲線等;還應(yīng)有電網(wǎng)運行的實時信息，如：機組運行工況、電網(wǎng)運行工況、潮流信息等;還應(yīng)有自然物理信息，如：地理信息、氣息信息等［4］。

　　傳統(tǒng)電網(wǎng)的信息獲取及利用水平較低，且難以構(gòu)成系統(tǒng)級的綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用。智能電網(wǎng)將通信技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感測量技術(shù)、控制技術(shù)等諸多先進技術(shù)和原有的電網(wǎng)設(shè)施進行高度融合與集成，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)進一步拓展了對電網(wǎng)的全景實時信息的獲取能力，通過安全、可靠、通常的通信通道，可以實現(xiàn)生產(chǎn)全過程中系統(tǒng)各種實時信息的獲取、整合、分析、重組和共享。通過加強對電網(wǎng)實時、動態(tài)狀態(tài)信息的分析、診斷和優(yōu)化，可以為電網(wǎng)運行和管理人員提供更為全面、精細的電網(wǎng)運行狀態(tài)展現(xiàn)，并給出相應(yīng)的控制方案、備用預(yù)案及輔助決策策略，最大程度的實現(xiàn)電網(wǎng)運行的安全可靠、經(jīng)濟、環(huán)保。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修將不僅僅局限于電網(wǎng)裝備的狀態(tài)檢修，勢必延伸出更多的復(fù)合型高級應(yīng)用。

　　2 智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測關(guān)鍵技術(shù)

　　智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測的應(yīng)用范圍將不再局限于狀態(tài)檢修、全壽命周期管理等狹隘的范疇，而是擴大至對安全運行、優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟運營、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、環(huán)保經(jīng)營等領(lǐng)域。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)涵蓋以下方面：電網(wǎng)系統(tǒng)級的全景實時狀態(tài)檢測;真正意義的電網(wǎng)裝備全壽命周期管理;電網(wǎng)最優(yōu)運行方式;及時可靠的電網(wǎng)運行預(yù)警;實時在線快速仿真及輔助決策支持;促進發(fā)電側(cè)經(jīng)濟、環(huán)保、高效運行等。本文主要探討了輸電線路設(shè)備管理、狀態(tài)檢修及全壽命周期管理、智能變電站相關(guān)技術(shù)等研究方向需要研究和解決的問題及預(yù)期達到的目標(biāo)。