輸配電線路管理難點(diǎn)問題及預(yù)控措施

賴志元

（四川明星電力股份有限公司，四川 遂寧 629000）

電力系統(tǒng)在人們的生活和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演著重要的角色。輸配電線路作為電力系統(tǒng)的核心組成部分，連接了電源和最終用戶，確保電力的持續(xù)、穩(wěn)定供應(yīng)。然而，輸配電線路管理同時(shí)也面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。線路老化、自然災(zāi)害的沖擊、技術(shù)更新的需求，以及電能的質(zhì)量和用戶多樣性需求的變化，都給線路的管理帶來了復(fù)雜性。為了有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文將從多個(gè)角度深入分析輸配電線路管理的難點(diǎn)，并探討可能的預(yù)控措施。

1 輸配電線路在電力系統(tǒng)中的重要性

輸配電線路在電力系統(tǒng)中起到了核心作用。它不僅承擔(dān)著長距離、大容量的電能傳輸任務(wù)，而且面對(duì)我國電力資源與用電負(fù)荷分布的不均衡，如西電東送和南電北送等大型工程，都需跨越數(shù)千公里傳輸電能。隨著電力市場(chǎng)化改革，電力交易愈發(fā)頻繁，要求輸配電線路穩(wěn)定運(yùn)行，確保電能依照交易雙方的約定進(jìn)行傳輸。新技術(shù)和業(yè)態(tài)的興起，如分布式發(fā)電和電動(dòng)汽車，為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和用電負(fù)荷帶來了變革，輸配電線路需應(yīng)對(duì)如逆向功率流等新挑戰(zhàn)。同時(shí)，考慮到電力是現(xiàn)代社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，其穩(wěn)定供應(yīng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行密切相關(guān)，特別是在極端天氣和自然災(zāi)害下，保障其穩(wěn)定運(yùn)行尤為關(guān)鍵。

2 輸配電線路管理的核心難點(diǎn)

2.1 輸電線路的安全運(yùn)行問題

2.1.1 線路老化

線路老化問題是眾多安全運(yùn)行問題中的一個(gè)重要方面。據(jù)近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國超過40%的500千伏及以上輸電線路已經(jīng)運(yùn)行超過30 年，這意味著這些線路已經(jīng)接近或超過了它們的設(shè)計(jì)壽命。長時(shí)間的運(yùn)行使得這些線路的絕緣材料、導(dǎo)體、金具等關(guān)鍵部件出現(xiàn)老化、疲勞等現(xiàn)象，這極大地增加了線路故障的風(fēng)險(xiǎn)。例如，2022 年，在江蘇的一個(gè)老化輸電線路上，由于絕緣材料的老化導(dǎo)致的閃絡(luò)事件，造成了大規(guī)模的停電，影響了近百萬戶家庭和企業(yè)[1]。

2.1.2 自然災(zāi)害與技術(shù)更新的雙重挑戰(zhàn)

我國地域遼闊，各地的氣候和自然環(huán)境都存在很大的差異，導(dǎo)致輸電線路在運(yùn)行中不可避免地會(huì)受到各種自然災(zāi)害的影響。冬季的寒潮和冰雪，夏季的暴雨和臺(tái)風(fēng)等極端天氣都對(duì)輸電線路構(gòu)成了威脅。同時(shí)，隨著科技的不斷進(jìn)步和電力技術(shù)的更新，雖然出現(xiàn)了許多新的輸電技術(shù)和設(shè)備，但由于投資、技術(shù)和政策等多種原因的限制，這些先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備并沒有得到廣泛的應(yīng)用。例如，盡管高溫超導(dǎo)技術(shù)在技術(shù)上已經(jīng)取得了突破，但在實(shí)際的輸電線路中的應(yīng)用仍然相對(duì)較少，導(dǎo)致我國的輸電線路在某些方面仍然落后于國際先進(jìn)水平。這些因素共同增加了輸電線路管理的難度和復(fù)雜性。

2.2 配電網(wǎng)的運(yùn)維管理問題

2.2.1 電能質(zhì)量問題

電能質(zhì)量是衡量電力供應(yīng)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，它直接影響到用電設(shè)備的正常工作和使用壽命。然而，隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的非線性負(fù)荷，如變頻器、電解化工設(shè)備、電車整流裝置等，被接入配電網(wǎng)中。這些非線性負(fù)荷產(chǎn)生了大量的諧波，嚴(yán)重影響了電能質(zhì)量。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，我國超過25%的城市中，配電網(wǎng)的電能質(zhì)量存在問題，這不僅增加了電器設(shè)備的故障率，而且增加了運(yùn)維的難度和成本[2]。

表1 部分城市電能質(zhì)量狀態(tài)

表2 天氣變化對(duì)太陽能發(fā)電量的影響

但通過以上調(diào)查數(shù)據(jù)可以清晰地看到城市的配電網(wǎng)電能質(zhì)量問題，以及這些問題對(duì)電器設(shè)備故障率和運(yùn)維成本的影響。

2.2.2 配電網(wǎng)運(yùn)維管理的診斷與智能化難題

配電網(wǎng)在運(yùn)維管理中面臨著兩大核心問題：一方面，故障診斷的困難和智能化水平的不足。由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，特別是在地下配電網(wǎng)絡(luò)中，準(zhǔn)確和快速地診斷故障成為一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。這種情況在面臨特殊環(huán)境條件時(shí)尤為嚴(yán)重，如故障點(diǎn)的定位會(huì)變得異常困難。另一方面，盡管智能化技術(shù)已在多個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但是配電網(wǎng)的智能化水平仍然很低，特別是在老舊城區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。現(xiàn)行的管理方式還主要依賴傳統(tǒng)的人工巡檢，缺乏如遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警等智能化管理手段，這不僅增大了運(yùn)維的負(fù)擔(dān)，也在突發(fā)事件時(shí)增加了快速響應(yīng)的困難，對(duì)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2.3 用戶側(cè)需求的多樣性與復(fù)雜性

2.3.1 應(yīng)對(duì)用戶電力需求的波動(dòng)與自主性

隨著當(dāng)代社會(huì)和產(chǎn)業(yè)對(duì)電力的依賴不斷加深，輸配電線路管理面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。其中，用戶側(cè)的電力需求波動(dòng)性和增長的用戶自主性是兩大核心難點(diǎn)。大型商業(yè)中心和工業(yè)生產(chǎn)線的用電量波動(dòng)，使得某些大城市的電力需求在短時(shí)間內(nèi)波動(dòng)幅度高達(dá)30%，給配電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來了巨大壓力，并增加了故障風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，隨著電力市場(chǎng)的開放和用戶意識(shí)的增強(qiáng)，用戶對(duì)電力的自主選擇和交易意愿也日益增加。他們不僅期望滿足基本的用電需求，還追求更多元化的服務(wù)和選擇，如峰谷電價(jià)和需求側(cè)響應(yīng)，以優(yōu)化用電成本。這也對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度能力提出了更高的要求，使得其管理更為復(fù)雜。

2.3.2 分布式能源接入問題

分布式能源，如太陽能、風(fēng)能等，其發(fā)電量受到天氣、季節(jié)等因素的影響，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性。隨著分布式能源接入配電網(wǎng)的數(shù)量日益增加，如何確保其穩(wěn)定、安全的并網(wǎng)運(yùn)行成為一個(gè)亟待解決的問題。以北京為例，2023 年，太陽能并網(wǎng)容量已超過1000 兆瓦，但在多云或雨天，其發(fā)電量會(huì)大幅下降，給配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了巨大的挑戰(zhàn)[3]。

通過相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查，太陽能發(fā)電量根據(jù)天氣條件的不同而有顯著的變化，從而影響到配電網(wǎng)的負(fù)載率。

3 輸配電線路的預(yù)控措施分析

3.1 創(chuàng)新科技在輸配電線路管理中的應(yīng)用

3.1.1 輸配電線路預(yù)控措施的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用分析

在輸配電線路的預(yù)控管理中，創(chuàng)新科技的應(yīng)用發(fā)揮了重要作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的結(jié)合推動(dòng)了智能巡檢技術(shù)的發(fā)展。通過在輸電線路上部署大量傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)諸如電壓、電流、溫度和濕度等關(guān)鍵參數(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障點(diǎn)，大大降低故障風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)報(bào)道，自采用智能巡檢技術(shù)以來，國家電網(wǎng)公司的輸電線路故障率已降低了40%。此外，無人機(jī)技術(shù)也在電力行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。無人機(jī)在地形復(fù)雜、人工巡檢困難的地區(qū)顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠攜帶高清攝像機(jī)和紅外熱像儀等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的全方位、多角度檢查。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用無人機(jī)進(jìn)行巡檢不僅提高了檢查的準(zhǔn)確性，還將巡檢時(shí)間縮短了60%。這些創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化了輸配電線路的預(yù)控措施，為電力行業(yè)的管理和運(yùn)營帶來了新的可能。

3.1.2 大數(shù)據(jù)與人工智能

大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為電力行業(yè)帶來了巨大的機(jī)會(huì)。這些技術(shù)可以幫助電網(wǎng)公司更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和管理電力需求，提高供電的穩(wěn)定性和可靠性。以上海電力公司為例，他們已經(jīng)開發(fā)出了一套基于人工智能的負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以分析數(shù)以百萬計(jì)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，預(yù)測(cè)接下來的電力需求，并為電網(wǎng)調(diào)度提供決策支持。據(jù)上海電力公司統(tǒng)計(jì)，自從使用了這一系統(tǒng)后，他們的電力供應(yīng)效率提高了25%，并且大大減少了因供不應(yīng)求而導(dǎo)致的停電事件[4]。

3.2 提升運(yùn)維人員的能力與響應(yīng)速度

3.2.1 培訓(xùn)與教育

現(xiàn)代的電力系統(tǒng)越來越依賴于先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，這對(duì)運(yùn)維人員的專業(yè)知識(shí)和技能提出了更高的要求。因此，定期的培訓(xùn)和教育成為提高他們能力的關(guān)鍵。以北京電力公司為例，該公司每年都會(huì)組織多次的培訓(xùn)活動(dòng)，內(nèi)容涵蓋了最新的技術(shù)趨勢(shì)、設(shè)備操作、安全規(guī)范等方面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去三年中，北京電力公司已經(jīng)為超過8000 名運(yùn)維人員提供了培訓(xùn)，總投入超過3 億元人民幣。這種大規(guī)模的培訓(xùn)活動(dòng)，確保了運(yùn)維人員始終處于行業(yè)的前沿，能夠有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工作情況[5]。

3.2.2 輸配電線路運(yùn)維的智能化創(chuàng)新和流程優(yōu)化

為適應(yīng)現(xiàn)代復(fù)雜電力系統(tǒng)的需求，電力公司開始引入智能化運(yùn)維工具并優(yōu)化運(yùn)維流程。廣東電力公司部署了基于人工智能的故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)收集大量運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過算法實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)可能的故障和問題，自部署以來已成功預(yù)測(cè)并避免了超過500 次的重大故障，為公司節(jié)省了數(shù)億元經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，上海電力公司引入了一種基于云技術(shù)的運(yùn)維管理系統(tǒng)，對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)維流程進(jìn)行了深入的優(yōu)化和調(diào)整。新系統(tǒng)簡(jiǎn)化了許多手工操作，為運(yùn)維人員提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持和智能分析功能。例如，系統(tǒng)能自動(dòng)為運(yùn)維人員生成詳細(xì)報(bào)告，包括設(shè)備歷史數(shù)據(jù)、可能的故障原因和建議的維修方法等，大大提高了運(yùn)維效率和質(zhì)量，確保了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過引入智能化工具和優(yōu)化運(yùn)維流程，電力公司能更有效地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的電力系統(tǒng)運(yùn)維需求[6]。

3.3 構(gòu)建靈活的輸配電網(wǎng)體系

3.3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，各電力公司采取了一系列創(chuàng)新措施。江蘇電力公司引入了儲(chǔ)能系統(tǒng)作為電網(wǎng)的“緩沖器”，在蘇州和無錫兩個(gè)城市建設(shè)了總?cè)萘窟_(dá)到1 千兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能站。這些站點(diǎn)利用鋰電池技術(shù)，在電力需求高峰期提供額外電力輸出，在低谷期吸納多余電力，使得當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)穩(wěn)定性提高了近30%。同時(shí)，河南電力公司進(jìn)行了大規(guī)模的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化項(xiàng)目，旨在將所有10 千伏以下的配電線路升級(jí)為20 千伏，并新建和改造了超過100 座變電站，引入了一系列先進(jìn)的智能設(shè)備和技術(shù)。這些舉措不僅提高了電網(wǎng)的傳輸效率和容量，還增強(qiáng)了對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力，預(yù)計(jì)將使河南省的電網(wǎng)效率提高20%，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供了有力保障。

3.3.2 發(fā)展分布式發(fā)電

分布式發(fā)電，特別是以太陽能和風(fēng)能為主的綠色能源，正在逐漸改變電力產(chǎn)業(yè)的格局。廣東電力公司在珠三角地區(qū)，與當(dāng)?shù)卣献?，鼓?lì)并支持家庭和企業(yè)安裝太陽能光伏板。目前，已有超過20 萬戶家庭和近5000 家企業(yè)安裝了光伏系統(tǒng)，總裝機(jī)容量達(dá)到5千兆瓦[7]。這些分布式的發(fā)電系統(tǒng)不僅減少了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，還有效地緩解了電網(wǎng)的負(fù)荷，為廣東省的綠色發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，輸配電線路管理所面臨的問題和挑戰(zhàn)也日趨復(fù)雜。無論是老化的設(shè)備、技術(shù)的更新?lián)Q代滯后，還是多樣化的用戶需求和電力市場(chǎng)的快速變革，都對(duì)我們提出了更高的要求。幸運(yùn)的是，隨著科技創(chuàng)新的深入應(yīng)用，如智能化技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能等，我們已經(jīng)具備了更多的工具和手段來應(yīng)對(duì)這些問題。只要我們繼續(xù)深化研究，加強(qiáng)人員培訓(xùn)，完善管理體系，就完全有能力確保輸配電線路的穩(wěn)定、高效和安全運(yùn)行，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的電力支撐。