架空输电线路状态运维管理的理论基础

　　第2章架空输电线路状态运维管理的理论基础

　　理论是一切研究工作的基础，架空输电线路运维管理研究也是如此。作为技术密集型的特殊行业，研究相关的课题，既要以各种技术规程、规范为依据，确保安全生产，又要在此基础上充分考虑各种管理理论和原理，选择合理的技术策略、制定有效的组织措施，为企业的可持续发展提供支撑。本章将从状态运维管理和状态巡视的概念原理、状态巡视的依据和标准方面展幵研究。

　　2. 1架空输电线路状态运维管理的概念和相关理论

　　2.1.1架空输电线路状态运维管理的概念

　　运维管理就是运行与维护管理。架空输电线路的状态运维管理，是架空输电线路的一种运维管理模式，具体而言，就是针对架空输电线路的设备健康状况和通道环境风险，采取的架空输电线路的运行与维护管理方法。它同时受两个条件约束：

　　第一，采用状态检修的工作策略；第二，在状态检修的监测方式上，它采取状态巡视的工作方法。

　　我们目前采用的架空输电线路运维管理模式只采取了状态检修的工作策略，没有采取状态巡视的监测方法。换句话说，架空输电线路状态运维管理，在工作内容上和之前并没有区别，有区别的仅仅是在监测的策略选择上，即组织方式上。

　　为了直观易于理解，我们把状态运维管理工作范围和内容用项目管理WBS图的形式表达，最高一级可以视为项目，次级为子项目，最后一级为工作任务，且遵循覆盖100%工作的原则。

　　组织管理、状态运维、运行分析构成了状态运维管理体系。

　　组织管理包括机构组织、专业分工、流程责任、制度管理。

　　状态运维即设备的运行与维护，包括状态监测、状态检测和状态维修三部分内容。状态监测又分状态在线监测（在线监测）和状态非在线监测（状态巡视）。状态在线监测简称为在线监测，状态非在线监测又称为状态巡视。

　　运行分析工作包括设备相关信息集成，设备状态及健康诊断，设备监测、检测或维修方案制定以及相关任务下达。

　　状态运维管理的基本原理是状态检修原理。

　　2. 1.2状态检修的基本原理

　　1970年，美国杜邦公司首先倡议状态检修（CBM,Condition Based Maintenance）也叫预知性检修（PDM,Predictive Diagnostic Maintenance）。这种检修方式以设备当前的工作状况为依据，通过状态监测手段，诊断设备健康状况，从而确定设备是否需要检修或检修的最佳时机。它是一种先进的维修管理方式，能有效克服定期维修造成设备过修或失修问题，针对性强，经济合理。据有关统计，实施状态检修后，设备故障率降低75%,综合检修费用可减少30-50%[25].

　　状态检修主要以设备状态监测和设备健康状态诊断两部分为依据。设备状态监测用于获取设备当前运行状态数据，通过釆集这些数据，为后续的设备健康诊断提供直接信息。设备状态数据分为静态数据和动态数据，静态数据与设计、材质、制造工艺等因素有关，主要由厂家决定。动态数据来自于在线监测、非在线监测、带电监测、故障监测和检修过程的信息收集监测方式一般可分为非在线监测、在线监测两大类。非在线监测指根据健康状态进行的常规性试验（包括设备周期性巡检、离线检测、预防性试验和小修等。）[27]在线监测运用传感技术、光电子技术及计算机技术等先进的手段在线采集设备的运行状态。对设备监测是实现状态检修的基础和关键健康状态诊断是根据监测系统采集的设备运行状态信息，结合设备健康模型，运用分析算法和智能技术诊断设备健康状态过程。它的意义在于：在故障未发生时充分掌握设备的工作状况，指导操作人员进行调控，确保设备效能的有效发挥，尽可能减少故障发生的几率，而在故障将要发生或己经发生时给出相关指导信息指导运行操作，以使故障不发生或使其影响最小。

　　输电线路监测内容包括电气监测、机械力学监测、线路环境监测三部分。其中，电气监测包括线路绝缘监测、雷击监测、接地系统监测；机械力学监测包括导线监测、杆塔监测、金具监测；线路环境监测包括线路对环境影响的监测、大气环境对线路影响的监测。具体监测内容如下：

　　线路绝缘监测：瓷、玻璃及合成绝缘子等不良绝缘子及低劣质绝缘子的监测、绝缘子污移监测、等值附盐密度监测、光纤测污、动态绝缘子表面泄流监测。

　　雷击监测：在线路重点区段进行安装，以准确找到雷击故障点、区分雷电反击或绕击导线，进行快速定位。

　　接地系统监测：方便快捷的接地测量。

　　导线监测：导线微风振动自动监测系统、导线舞动自动监测系统、导线接头及导线磨损（悬垂线夹及间隔棒线夹处）的巡检测量系统。

　　杆塔监测：塔材锈烛及腐烛监测、螺栓松动状态监测、塔位塔身位移、偏斜巡回监测系统。

　　金具监测：各类金具（包括间隔棒）磨损量及剩余强度的监测，金具诱烛状态监测。

　　线路对环境的影响监测系统：线路导线、金具、绝缘子等对无线电干扰、电视干扰的特性监测，地面静电感场强的监测。

　　大气环境对线路影响的监测系统：线路导线覆冰自动记录监测系统，空气中S02及各种粉尘、盐分含量的监测系统，各种气象参数及其他灾害性天气的监测；输电线路的绝缘监测、污情监测、雷电监测、环境监测等[29].

　　2. 2状态巡视的概念和相关理论

　　2. 2. 1状态巡视的概念

　　巡视是架空输电线路主要的监测手段之一，也是一种重要的非在线监测方式。

　　它主要是对线路设备、通道状况用观察、检查或扫描等方法进行的状态信息采样的过程。巡视根据相关规程要求进行，发现缺陷和特殊情况时，按规定登记缺陷或做好记录，为线路维修及状态决策提供依据。

　　巡视按内容和要求分为定期巡视、特殊巡视和故障巡视三种。定期巡视一般一月一次，周期相对固定，并可动态调整。线路设备与通道环境可按不同的周期分别进行。特殊巡视是在气候剧烈变化、受自然灾害或外力影响、异常运行和其他特殊情况时及时发现线路的异常现象及部件存在的变形损坏情况。特殊巡视范围可根据需要调整，可为全线、某线段或某部件。故障巡视是在故障发生后，查找线路的故障点，查明原因及故障情况，故障巡视应在发生故障的全线或区段。

　　巡视按手段一般分为人工巡视、直升机巡视和智能巡视。人工巡视是通过车辆接送巡线小组到达现场，然后由小组人员步行或骑车沿线路进行检查，巡查内容和要求依据DL/T741-2010架空输电线路运行规程进行。目前，人工巡视是500kV及以下线路中普遍采用的一种监测方式，也是目前500kV及以下线路中最主要的监测手段。直升机巡视是利用红外成像技术和可见光技术对设备本体和通道环境情况进行拍照记录，通过分析数据，判断设备运行状况的一种方法，是一种先进的监测方式。智能巡视是通过一些智能设备，如智能机器人、智能巡线车、智能飞行器等对输电线路进行巡视，目前此种方法还没有技术完全成熟的产品，只有少量试验应用。

　　直升机巡视和智能巡视是未来架空输电线路的非在线监测发展方向。我国目前实行低空航空管制，采用直升机巡线成本很高，所以此法没有大范围应用。

　　状态巡视是状态运维管理中采用的设备非在线监测组织方式，主要是针对过去的定期巡视与特殊巡视而设计，即不再区分定期巡视和特殊巡视，而统一按照状态巡视的标准和要求开展设备巡查。状态巡视依据ABC分类管理原理设计。把输电线路的运行风险分类，按照风险可能性大小对全部输电线路进行区段划分，然后根据架空输电线路的设计条件、运行年限、健康状况、通道情况，地质、环境、气候等实际运行情况动态确定不同区段的巡视周期和侧重内容。状态巡视只是采用了不同的组织方法，它并不违背定期巡视和特殊巡视的核心要求。状态巡视是把有限的资源放在问题最集中、效益最大的区域。解决线路多、人员少的矛盾，减轻劳动强度，实现"危险点短周期、多巡视、多控制"和"安全点长周期、少巡视、可控制",是一种经济有效的设备巡视管理模式。

　　2. 2. 2基于风险分析的ABG管理理论

　　ABC分类管理法（classification management method）是由意大利经济学家维尔弗雷多？帕累托首创的。1879年，帕累托在研究个人收入的分布状态时，发现少数人的收入占全部人收入的绝大部分，而多数人的收入只占一小部分，他将这一关系用图表示出来，就是著名的帕累托图。该分析方法的核心思想是在决定一个事物的众多因素中分清主次，识别出少数的但对事物起决定作用的关键因素和多数的但对事物影响较少的次要因素。后来，帕累托法被不断应用于管理的各个方面。1951年，管理学家戴克（H. F. Dickie）将其应用于库存管理，命名为ABC法。1951年？1956年，约瑟夫？朱兰将ABC法引入质量管理，用于质量问题的分析，被称为排列图。ABC分类管理法可以用在对重点多功能的事物管理时有选择地进行重点管理，使有限资源的管理效益达到最大。因此也叫重点管理法[3G].1963年，彼得？德鲁克（P. F. Drucker）将这一方法推广到全部社会现象，使ABC法成为企业提高效益的普遍应用的管理方法，其中我们最为熟悉的莫过于使用ABC分析法的"有效管理者原则[31]".之后我国杨林、汤红光等又将风险分析与ABC分类法相结合，提出 ABC-RA （classification management based on risk analysis）分类管理法。

　　2. 2. 2. 1 ABC-RA法的原理及特点

　　风险分析是在具体工作中，评估各类风险源所带来的风险大小，并根据风险评估结果对风险进行分级，按照不同级别的风险有针对性地采取差异化的风险控制措施。ABC分类法的基本原理就是在资源有限的情况下，分清事物的主次，将管理的重点放在少数事物上，并进行有区别的管理，使给定的时间、资金、人力、物力等资源能得到更有效利用的一种分析管理方法。

　　考虑到风险分析能比较清楚地对风险进行评估及等级划分，且ABC分类法具有找出主次矛盾，有针对性地釆取管理对策的优势，将风险分析与ABC分类法进行有效结合，形成ABC-RA法。ABC-RA法体现了 "抓住中等、兼顾一般，对少数进行重点管理"的思想，兼具有风险分析和ABC分类法的优点，可实现对工作对象有区别控制的多层次管理。

　　2, 2. 2. 2 ABC-RA法管理实施过程

　　在实施ABC-RA法时，需充分收集影响工作管理对象的各种风险因素并归纳整理出制约管理对象的主要因素。用公式（2-1）表示某一特定情况发生的可能性和它可能导致后果的严重程度来判断风险的大小.

　　

　　式中，R为风险大小；P为特定情况发生的可能性；f为发生特定情况造成后果的严重程度。

　　在判断风险大小时，也可根据统计数据，采用近似的方法对风险大小进行评估，形成风险等级评估表如表2-1所示。

　　

　　其中I表示可容许风险，II表示中度风险，III表示重大风险由表1中风险评估及风险等级的划分，并结合ABC分类法的分类原则，对各类风险级别进行以下分类-将I类定义为A类，采取一般控制；将11类定义为B类，采用加强控制（次重点控制）；将in类定义为C类，采用重点控制。

　　若划分后，A、B、C三类中一类或多类还相对比较粗略，还可以以类为单元，进一步归纳整理出影响项目管理对象的主次要制约因素，并结合风险细化分析结果，对每类对象再次进行ABC分类控制。

　　2. 2. 2. 3 ABC-RA法管理策略

　　ABC-RA法以项目风险管理为基础，在制定管理策略时，优先考虑了管理对象对风险的接受程度，并借此接受程度，制定相应的管理策略。在工作过程中，主要考虑风险对工作的影响程度，来制定有针对性的管理策略，即：

　　A类对象属于可忽略或可接受风险，为一般控制对象，可采用批量化控制策略。

　　B类对象属于中度风险，为次重点控制对象，可采用加强控制策略。

　　C类对象属于对质量有重大影响或不容许影响的风险，为重点控制对象，须采用重点控制策略。

　　2. 2. 2. 4 ABC-RA法的步驟及流程

　　结合工作目标，对风险因素进行收集，并归纳整理；利用风险分析法，结合各风险因素对控制对象的影响程度进行风险分类，并找出主要制约因素；根据主要制约因素，并结合风险分类，对各类风险级别进行A、B、C分类；必要时，对ABC分类法中的一类或多类，重复上述步骤，进行多重A、B、C分类；根据风险级别分类结果，确定各类对象的管理策略，并组织实施。

　　ABC-RA法的工作流程图如图2-2.

　　2. 2. 3状态巡视的依据和标准

　　目前，我国架空输电线路的运维管理主要依据2010年5月24日国家能源局颁布的DL/T 741-2010《架空输电线路运行规程》，以下为规程对巡视工作的规定。

　　2. 2. 3.1基本要求

　　（1）线路运行单位对所辖输电线路，均应指定专人巡视，同时明确其巡视的范围和电力设施保护（包括宣传、组织群众护线）等责任。

　　（2）线路巡视以地面巡视为基本手段，并辅以带电登杆（塔）检查、空中巡视等。

　　（3）正常巡视包括对线路设备（本体、附属设施）及通道环境的检查，可以按全线或区段进行。巡视周期相对固定，并可动态调整。线路设备与通道环境的巡视可按不同的周期分别进行。

　　（4）故障巡视应在线路发生故障后及时进行，巡视人员由运行单位根据需要确定。巡视范围为发生故障的区段或全线。线路发生故障时，不论开关重合是否成功，均应及时组织故障巡视。巡视中巡视人员应将所分担的巡视区段全部巡完，不得中断或漏巡。发现故障点后应及时报告，遇有重大事故应设法保护现场。对引发事故的证物证件应妥为保管设法取回，并对事故现场应进行记录、拍摄，以便为事故分析提供证据或参考。

　　（5）特殊巡视应在气候剧烈变化、自然灾害、外力影响、异常运行和对电网安全稳定运行有特殊要求时进行。特殊巡视根据需要及时进行，巡视的范围情况可为全线、特定区段或个别组建。

　　（6）线路巡视中，如发现危急缺陷，应及时上报以便组织复查、处理。

　　2.2.3.2巡视周期的确定原则

　　（1）运行维护单位应根据线路设备和通道环境特点划分区段，结合状态评价和运行经验确定线路（区段）巡视周期。同时依据线路区段和时间段的变化，及时对巡视周期进行必要的调整。

　　（2）不同区域线路（区段）巡视周期的一般规定：城市（城镇）及近郊区域的巡视周期一般为1个月；远郊、平原等一般区域的巡视周期一般为2个月；高山大岭、沿海滩涂、戈壁沙漠等车辆人员难以到达区域的巡视周期一般为3个月。在大雪封山等特殊情况下，采取空中巡视、在线监测等手段后可适当延长周期，但应不超过6个月。此为设备和通道环境的全面巡视，对特殊区段宜增加通道环境的巡视次数。

　　（3）不同性质的线路（区段）巡视周期：单电源、重要电源、重要负荷、网间联络等线路的巡视周期应不超过1 一个月；运行状况不佳的老旧线路（区段）、缺陷频发线路（区段）的巡视周期应不超过1个月。

　　（4）对通道环境恶劣的区段，如易受外力破坏区、树竹速长区、偷盗多发区、易建房区等应在相应时段加强巡视，巡视周期一般为一个月。

　　（5）新建线路和技改区段在投运后3个月内，每月应进行1次全面巡视，之后执行正常巡视周期。

　　（6）运行维护单位每年应进行巡视周期的修订，必要时应及时调整巡视周期。

　　2. 3本章小结

　　本章主要介绍了状态运维管理的概念和其理论基础状态检修工作原理以及状态巡视的概念和其理论基础基于风险分析的ABC管理原理，这是全文开展分析研究的基础。此外，介绍了我国能源局颁布的DL/T 741-2010《架空输电线路运行规程》中有关架空输电线路巡视的基本要求和周期确定原则，这将是状态巡视方案制定的依据和标准。