输电线路状态维修技术及发展前景

1  概述
最早开展的“预测维修技术”及“可靠性评估”检修技术是由航空航天系统及核电站的维修中提出来的概念。由于世界各国的努力，“可靠性评估”检修技术已在飞机的维修及核电站维修工作中获得广泛深入地应用。近年来已成功地移植于发电厂设备的维修工作之中。
随着电网容量的不断增大以及用户对供电可靠性要求的提高，维修管理的重要性日益显得重要起来。如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，便成为电力系统的主要课题。
长期以来，输电设备维修常用的定期维修和以定期维修为基础，根据经验决定延长或缩短维修周期的做法已不能满足要求，而是要以设备的运行状态来决定是否维修，换言之，即对输变电设备“状态维修”已经提到了议事日程。
我国对输电设备实行“状态维修”已经做了很多有益的尝试，例如：河南省电力公司开展了以“测盐密指导清扫”，浙江省公司还制订了他们的企业标准“状态维修运行规程”。这都是很好的前期工作，也为我国系统地开展“状态维修技术”研究积累了一些有用的实践经验。
我国电力系统要赶上国际先进水平，尽快与国际接轨，应积极开展输电线路状态维修技术的科学研究。我国国情不同与国外，应在借鉴国外先进方法、设备的同时，积极开展适合我国特色的一些研究工作，并建立起一整套科学管理模式，研究出各类监测设备，完善实时监测及离线监测系统，随时了解输电设备的运行状态，从而指导和管理输电线路的状态维修工作。

2  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。
2.1  预测性维修
预测性维修是根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结果和其他信息来安排维修的技术。其关键是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进行分类和严重性分析判断，以决定设备（部件）是否需要立即退出运行和应及时采取的应对措施。
故障诊断技术的发展首先决定于能否获取尽可能多的有用的信息，这是数据处理和诊断决策的基础。开发研究各种新型监测仪器（含在线监测仪器）提交诊断水平和决策依据是实施状态维修的前提。对采集到的大量信号进行加工处理要比信号采集本身更困难，因为信号加工和处理的目标是存留有用的信号，而有用的信号要从现场大量的背景干扰信号中去提出，现场的信号信噪比很大，这就要求故障探头信噪比高，灵敏、分辨率高、频带宽、性能良好。这样才能去伪存真，真粗存精，获取真正有用的信号，并进行故障分类，并判断的严重程度等。
2.2  可靠性评估
可靠性评估是在对设备或元件的运行状态进行综合监测后，采用概率统计的手段，局部可能故障，对整个系统可靠性影响评估的基础上决定维修计划的一种维修策略。
可靠性评估有对具体设备或单一元件的运行寿命，可能发生故障的时间进行评估，也对整个系统的运行寿命，可能产生故障的时间进行综合评估。对系统的可靠性评估是建立在对单一设备元件可靠性评估的基础之上的，只有逐一对系统中每一设备元件的可靠性评估，才能进一步完成系统的可靠性评估，因而系统的可靠性评估是一个综合的，建立在一定基础之上的，多元的结果。以输电线路为例，输电线路的可靠性评价应建立在杆塔、导线、绝缘子三大部件以及组成这些部件的元件的可靠性评估基础之上。
2.3  在线与离线监测技术
输电线路分布在平原及山地，跨越江河，穿过峡谷，最容易受到风、雨、雪、雾、冰、雷等大气环境的影响，同时还受到洪水、滑坡、泥石流等自然灾害的损害，同时工农业污染包括鸟类排便也直接威胁着输电线路的安全运行。
因此，要监测输电线路的运行状态，应是一个全方位多系统组成的一整套实时监测系统。
输电线路要实施全系统在线监测有一定的难度，也无必要，但对于直接影响线路安全的绝缘监测、污情监测、环境监测、雷击监测等要实施在线监测。而对于其他类型的状态监测则可以采用离线的按一定周期的巡回监测系统。
2.3.1  在线监测系统
    （a）绝缘监测系统
线路的绝缘是线路运行的关键部件。目前挂网运行的绝缘子，包括瓷（棒、支柱）、玻璃及复合绝缘子，应对不良绝缘子及低劣质绝缘子的监测。尤其是复合绝缘子的大量采用，复合绝缘子内绝缘、芯棒、憎水性的消失等的监测。
（b）线路绝缘子污性监测
等值附盐密度自动检测系统的建立，饱和监密的监测系统或绝缘子表面泄漏电流自动检测系统的建立和完善。
无论是用盐密或饱和盐密值的测定来指导清扫，或采用绝缘子表面泄漏电流预警系统来指导清扫，都是要以线路防止污闪事故的发生为前提。
（c）雷击监测系统
近些年，我国的雷电观测基础工作已经在许多省展开，许多省已安装了雷电定位装置，但还存在一些盲区，应该尽快逐步填平补齐雷电定位装置，以形成全国统一的系统。
另外在线路的重点区段安装自动寻迹系统，除准确快捷地找到雷击故障点外，还能立即区分雷电反击或绕击导线。可以有针对性地采取措施开展防雷工作，同时也为防雷工作的理论研究积累数据。
（d）环境监测系统
污情监测很大程度是对大气环境的监测，大气的湿度是造成污闪的重要条件，因此对大气温度、湿度、空气中二氧化硫及各种粉尘、盐份含量的监测非常重要。还可以实施线路导线覆冰自动记录监测系统及导线振动，舞动自动监测系统，以及实现其他灾害性天气的监测等。
2.3.2  离线巡回监测系统
    （a）接地装置监测
方便快捷的接地装置测量系统，可实现实时巡回检测的测量系统。
（b）导线监测
导线巡回测温装置检查有无过流及异常温升，导线接头及导线磨损断股（悬垂线夹及间隔棒线夹处）的巡检测量系统。
（c）金具监测
各类金具（包括间隔棒）磨损量及剩余强度的监测；金具锈蚀状态的监测。
（d）杆塔监测
塔材锈蚀及腐蚀程度监测；螺栓松动状态监测；塔位、塔身位移、偏斜、拉线盘位移、拉线松紧强度巡回检测系统。
（d）杆塔基础监测
杆塔基础位移，上拔或下沉及腐蚀状况巡回监测。
（f）其他监测
线路导线、金具、绝缘子对无线电干扰、电视干扰的特性监测；可听噪声、地面静电感应场强的巡回监测以及导线弧垂变化，交叉跨越情况变化的监测等。