输电线路故障在线预警与处置的原理及关键技术

 

 

       电力工业是国民经济的基础产业和资源及技术密集型产业。安全供电既是国民经济建设的需要，又是城市及社会稳定和国家公共安全的需要。在国民经济高速发展和人民生活高度依赖电力的现代社会中，电力是现代城市群及全社会经济运行的总开关，电力系统发生大面积停电造成的重大突发性灾害事故，不仅会给国民经济发展带来重大影响，而且直接导致诸多社会不稳定因素出现，迅速造成城市群陷入瘫痪，公共秩序和正常生活秩序严重混乱。

 

        重大突发性电力事故必然导致深重的城市灾难，其重大经济损失和对国际民生造成的影响难以估计。例如：1998年1月，冻雨夹雪的天气给加拿大的魁北克、五大湖地区及美国东北北部地区造成了历史上最大的电网冰灾事故，2008年1-2月我国南方地区发生了有气象记录以来最严重的冰灾，冰冻压垮了大批输电铁塔和线路，给电力系统造成了严重破坏，给电网造成了极大的经济损失，给人民生产、生活带来了极大的不便；以及在2003年相继发生的“8.14”美加、“8.28”英国伦敦、“9.1新西兰和马来西亚”、“9.28”意大利，以及2005年“5.25”莫斯科、2006年“7.17”美国纽约市电网和“11.4”欧洲电网等灾难性大停电事故，不但给国民经济带来了重大损失，并且给城市造成地铁、电梯、空调、电子电器等停运，导致城市公共安全秩序的严重混乱。

 

        国内外引发电网大面积停电事故原因的分析表明：导致输变电装备故障的主要有两大类原因：一是自然灾害（覆冰、大气污染、雷击等）导致输电线路突发性故障；二是变电设备自身的内绝缘潜伏性缺陷（由于制造、运输、安装调试、维修等留下的各种缺陷）在运行电压下发展和绝缘时效老化导致故障。根据我国统计：从2001年到2006年全国电网发生重大事故分别为53、36、55、54、69、81起，其中自然灾害导致的输电线路故障引起的正大事故分别为7、5、10、14、17、35起，设备自身故障引起的重大事故分别为29、22、27、29、31、32起；两者之总和为36、27、37、43、48、67起，占当年总事故数的百分数为68%、75%、67%、80%、70%、84%；输变电装备故障引起的电网重大事故有逐年增大的趋势，2005年全国345个城市共发生故障停电47034次、2006年全国347个城市共发生故障停电63276次，其中输电线路、电缆线路、变压器、断路器等主要输变电装备的故障次数都占总故障的80%以上。自然灾害导致输电线路事故所造成的电网停电往往具有连锁性，而且很难自动恢复供电，停电时间长，对电网安全的影响常常难以认为预料，给公共安全带来灾难性的影响。

 

      虽然电网的安全涉及面广而复杂，但2008年初的罕见冰灾对电力的破坏力再次警示，不仅要加强网架结构和先进的控制系统、高级的运行应用软件，而且还要研制具备抗复杂环境的能力的监测终端对输变电装备运行安全状态进行环境全天候在线监测和故障诊断、预警与处置等多层次的远程在线预警系统。

 

       输电线路是输变电装备中的主体之一，它由杆塔、传输电能的架空导线和防雷接地的架空地线、悬挂导线的绝缘子等组成。输电线路的故障主要有：覆冰引起导（地）线断裂、舞动、杆塔倒塌；悬挂导线的绝缘子串因覆冰或污秽闪络而引起线路跳闸停电等。大量统计表明，自然灾害导致的输电线路故障具有多发性和重复性的特点，急需系统而深入地重点研究和解决自然灾害及特殊环境下输电线路故障发生发展的规律与机理和反映故障发生发展的特征信息，建立理论计算模型和预测理论及方法，为输电线路故障预防和预警系统的研究提供理论及技术支撑。

       

       因此，“输电线路故障在线预警与处置的原理及关键技术”研究，不仅是世界各国电网技术发展面临的共性问题，而且也是我国电力系统和城镇化建设目标及今后大发展所面临的基础性、关键性、迫切性的问题。我国在该领域的基础和工程的科学研究与国外先进水平相当，甚至在某些方面的研究基础、手段和条件等方面独具优势，如果能加大基础理论和关键技术研究的力度，不仅完全有望该领域跻身于国际领先行列，而且在建立防御电网突发性电事故的理论和措施等方面将处于世界引领地位。