基于大数据分析的 220kV输电线路状态评估及检修策略研究

基于大数据分析的 220kV输电线路状态评估及检修策略研究

刘延清

国网滨州供电公司，山东省滨州市， 256600

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摘 要：输电线路运行状态直接影响着电力系统的可靠性与安全性。随着我国坚强智能电网和泛在电力物联网建设的深入推进，亟待探寻-种能够以输电线路状态数据为依据，尽量降低检修成本的状态评估及检修方法。本文将采用大数据分析手段，建立输电线路状态评估模型，制定差异化检修策略，指导输电线路开展满足智能电网及泛在电力物联网要求的状态检修。。

关键词：输电线路，智能电网，大数据分析，差异化检修策略

1 引言

在电力系统运行过程中，将会实时产生大量的数据，包括状态数据、缺陷数据等。这些数据来源不同、架构各异、数量繁多。但这些电力大数据具有基础性作用，对电力系统大数据进行采集、发掘、分析对新时代坚强智能电网及泛在电力物联网建设与研究具有重要意义。但现阶段对这些数据的筛选、分析大多还是依赖人工判别和历史经验，缺乏科学有效的手段去发现数据中隐含的内在联系。

2 220kV输电线路状态评估

2.1 状态评估模型建立思想

对220kV输电线路健康状态评估，采用的是求其对立事件的方法，即先求出220kV输电线路的故障概率。而220kV输电线路的故障率是由每个部件的故障率加权叠加而来，因此，需要将220kV输电线路进行逐层分解，将输电线路进行了两层分解，第一层分解为部件单元，各部件单元继续再分解成各自不同的状态量作为第二层，由全部状态量构建出基础参量体系。通过求取各基础参量的故障率，根据各基础参量对第一层的重要度对其故障率进行加权叠加，得出第一层各部件单元的故障率；再根据第一层各部件单元对整条输电线路的重要度对其故障率进行加权累加，即可得出整条输电线路的故障率。由于输电线路结构复杂，基础参量数量繁多，本章中对基础参量通过因子分析这一大数据降维方法进行了提取、简化。

状态评估模型流程主要分为7个节点。其中：节点1为建立220kV输电线路基础参量体系。节点2为运用置信度的大数据分析方法，对基础参量体系进行量化，并将量化结果矩阵作为节点3的输入。节点3为运用因子分析法对节点2的输入矩阵进行数据降维，实现对基础参量体系的运算简化，提取出关键参量，从而建立关键参量体系。节点4为对不同类型的参量采用不同的计算方法进行故障率计算。节点5为将得到的关键参量故障率结果作为节点7(220kV输电线路状态评估模型)的输入。节点6为运用层次分析法对单元、参量的重要度权重进行分层计算，得到的权重结果作为节点7 (220kV输电线路状态评估模型)的输入。节点7为根据分层加权的原则，建立以节点5和节点6的输出结果作为输入的220kV输电线路状态评估模型。

2.2 建立220kV输电线路状态评估模型

通过前面的分析，得出了一种输电线路健康状态评估的方法。

1）健康状态的定义。通过对输电线路运行状态的正面描述很难对健康状态进行定量计算,因此采用“对立事件”的方法来进行定义。将输电线路的完全健康状态定义为“1”，然后通过计算各单元、参量的故障率，得到输电线路的“非健康状态”，其健康状态即可定义为“1-故障率”，因此，输电线路健康状态的评估，可以转换为计算输电线路故障率。

2）输电线路故障率计算。计算出各关键参量、各单元对输电线路重要度的权重，据此可以通过计算每个输电线路单元(U)的故障率来得出输电线路每基杆塔(T)故障率的计算模型，再通过对每基杆塔故障率之间的比较，故障率最高的杆塔即可代表整条输电线路的故障率。a）输电线路单元故障模型： 。b）输电线路每个杆塔故障率模型： 。c）220kV输电线路健康状态评估模型：H=1-F。

3 以输电线路状态评估为基础的检修策略制定

根据输电线路健康状态评估结果，动态制定、调整线路的检修计划，优化安排线路检修时间和检修内容，实现由大数据分析技术支持的输电线路状态检修。首先，需要对输电线路检修工作进行分类统计，确定出主要检修工作及内容；其次，综合考虑输电线路检修工作风险等级、成本高低以及是否停电等因素，划分出检修大类；最后，结合状态评估结果制定出状态检修策略。

3.1 状态检修时限

根据状态评价结果以及检修紧急程度,将检修时限分为立即开展、尽快开展、适时开展和按基准周期开展四类。基于输电线路健康状态和检修成本这两个约束性问题，计算出最优检修时限，确保同时满足可靠性和成本性要求。输电线路健康状态评估结果即可以代表其可靠性优劣程度,而检修时限长短即可以等效为检修成本问题；若检修时限较短，对输电线路健康状态提升有利，但需要短时间内消耗较多人力、物力进行消缺，成本性较高；若检修时限较长，则对输电线路健康状态提升效果较差，但可以适当延长处理时间，更加集约化的利用人力、物力，并可以多种缺陷合并处理，节省工作时间及停电时间，成本性可大大降低。因此，需要综合考虑可靠性和成本性要求，建立可靠性和成本性约束方程，计算出满足约束条件的检修时限。状态检修时限分类见下表。

3.2 状态检修策略

1）正常状态检修策略。对于健康状况评估结果(H) 大于或等于0.99，即输电线路评估为“正常状态”的，可以根据实际运行情况、针对具体的一般缺陷开展III类检修。

2）注意状态检修策略。对于健康状态评估结果(H)大于等于0.95且小于0.99的，即被评价为“注意状态”的输电线路，优先安排II类检修，若不能满足需要，则一年内开展II类检修。

3）异常状态检修策略。对于健康状态评估结果(H)大于等于0.9且小于0.95的，即被评价为“异常状态”的输电线路，应根据评价结果具体扣分项确定检修项目,并在7天内完成检修。

4）严重状态检修策略。对于健康状态评估结果(H)小于0.9的，即被评价为“严重状态”的输电线路，需停电处理的严重或危急缺陷，应立即向调度部门申请“非计划停电”，在28.5小时内根据具体缺陷开展I类~III类检修。

5）单元状态量检修策略。无论线路单元、杆塔或输电线路整体评估结果如何，存在扣分的各单元、各参量均应根据具体情况确定检修项目，并按要求时限实施相应检修策略。

5 小结

本课题探索了一种利用大数据分析手段来对220kV输电线路进行健康状态评估的新方法，在建立完整的关键参量体系后，继续对各参量的重要度权重进行量化计算，并结合运行年限、运行环境给出相应修正系数。

参考文献:

[1] 李志鹏.基于大数据分析的输电线路管理系统及故障诊断研究[D].湖北工业大学,2015.

[2] 蒙慎存.有关220kV输电线路状态检修技术的研究[J]通讯世界,2013(17):139-140.

[3] 李龙。输电线路的状态检修技术的探讨初探J].山东工业技术201822):209.

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