智能电网线路规划与设计探究

Engineering工程

hinaCPlant

智能电网线路规划与设计探究

曹淳枫

（国网上海浦东供电公司，上海 200122）

摘要：当前智能电网建设已成为电力市场发展的主流趋势，为电网的安全高效运行提供保障。本文从分析智能电网线路规划的基本思路入手，围绕系统规划设计、功能模块设计、GIS技术的应用、通信线路敷设方法、仿真策略与评估结果五个层面，探讨了智能电网输电线路状态监测系统的具体规划设计策略，以供参考。

关键词：智能电网；输电线路；状态监测系统

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）11（下）-0123-03

据中电联发布的统计数据显示，2019年上半年我国电网工程累积完成投资额高达1644亿元，全国基建新增220kV及以上变电设备容量为1.32亿kV·A，新增220kV及以上输电线路1.63万km。电网建设项目数量的增加对于电网运行的稳定性提出了更高的要求，因此还需针对其输电线路运行4 工业闭式齿轮的润滑油选用方法

JB/T8831-2001标准规定了工业闭式齿轮的选用方法，包括选择润滑油的种类、黏度以及润滑方式等。4.1 工业闭式齿轮油种类的选择（JB/T8831-2001）

我国JB/T8831-2001具体规定了选择工业闭式齿轮油种类的选用方法，根据计算出的齿面接触应力和齿轮使用工况，参考标准中表1即可确定工业闭式齿轮油的种类。4.2 工业闭式齿轮油黏度等级的选择（JB/T8831-2001）

（1）我国JB/T8831-2001工业闭式齿轮油黏度等级的选择。依据JB/T8831-2001的规定，根据计算出的低速级齿轮节圆圆周速度和环境温度，参考标准中表2即可确定所选润滑油的黏度等级。

（2）美国ANSI/AGMA9005-E02工业闭式齿轮油黏度等级的选择。润滑油的黏度随着温度的升高而变小，随着温度的降低而变大。因此要求工业齿轮油必须有良好的黏温性，这样就可以在齿面摩擦高温条件下，仍保持足够的润滑油膜，不致发生齿面磨损。评价油品的黏温特性普遍采用黏度指数（VI）来表示。黏度指数高，说明油的黏温性好。由于当时技术条件所限，我国JB/T8831-2001标准在选择工业齿轮油品黏度等级时没有考虑油品的黏度指数这一关键因素。而最新发布的美国ANSI/AGMA9005-E02则充分考虑了油品黏度指数，该标准规定了在给定的工作运行温度、节圆线速度条件下，包含了四种有代表性黏度指数（分别为90、120、160及240）的选择方法。5 几点建议

（1）JB/T8831-2001“工业闭式齿轮的润滑选用方法”已发布实施近20年，考虑到美国最新发布了ANSI/AGMA9005-E02“工业齿轮润滑”，其和1994年发布的ANSI/AGMA9005-D94改进之处主要有两点：①选择油品黏度等级的主要参数之一由环境温度更改为油池工作油温。②选择油品黏度等级时，AGMA9005-D94和JB/T8831-2001均没有考虑所选油品的黏度指数这一关键指标。而AGMA9005-E02则规

状态进行动态监测。

1 智能电网线路规划的基本思路分析1.1 总体调度目标

智能电网的建设目标是促使电力系统由分散供应朝向高度整合方向转型，实现电网各项核心业务的协同交互，使电定了包含四种有代表性的黏度指数润滑油的黏度等级选用方法。因此，建议参照美国ANSI/AGMA9005-E02尽快修订JB/T8831-2001标准，以符合国际上最新的技术上更先进合理的工业齿轮油应用技术。

（2）随着我国航空航天、军工、轨道交通驱动齿轮箱等高性能、高参数的齿轮传动装置的广泛应用，与之相适应的高端工业齿轮润滑油市场，目前基本上被国外高品质齿轮油品垄断。因此，建议相关石油产品研发单位加快研制高品质的合成型、半合成型工业齿轮润滑剂新产品，以更好更快地解决国内各行业所引进的关键齿轮传动装置用油国产化问题。

（3）远程故障监测、预报和诊治技术。以油液分析（包含油液理化性能指标、污染度分析、铁谱分析及光谱分析等）为基础的故障监测，预报和诊治技术的重要性更加突出，该项技术在国外工业发达国家取得了长足的进步并在工业齿轮装置生产运行中取得了大量成功的工业应用。因此，我国应加大推进齿轮传动装置的故障监测、预报和诊治技术向系统化、自动化、在线化和广泛工业应用方向发展。

参考文献：

[1]温诗铸著.摩擦学原理[M].第2版.北京.清华大学出版社，2002.

[2]颜志光主编.新型润滑材料与润滑技术实用手册[M].北京.国防工业出版社，1999.

[3]ISO/WD13593(1997),Enclosed Gear Drives For Industrial Applications.

[4]DIN51509 Teil1 齿轮润滑剂的选择（1976年）.

[5]AGMA250.04. Lubrication of Industrial Enclosed Gear Prives.[6]ANSI/AGMA9005-D94. Industrial Gear Lubrication.[7]ANSI/AGMA9005-E02. Industrial Gear Lubrication.[8]ZBJ17003-89 工业齿轮润滑油选用方法.[9]JB/T8831-2001工业闭式齿轮的润滑油选用方法.

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Research and Exploration 研究与探索·工艺与技术

网系统的规划设计、动态监测、决策控制等功能得以显著提升，通过提高广域范围内的状态感知测量精度，便于实现对电网系统运行故障的有效预判与风险评估，进一步推动电网的稳定高效运转。在线路规划设计层面，需采用双向通讯智能电表控制负荷的连接或断开、记录波形数据、监测电流电压变化情况，借助供电线路重构、保护装置整定等方式进行线路规划，并综合考察无功优化、分布式电源接入、电能质量等因素，实现智能电网线路的科学规划。1.2 规划设计原则

采用先进设计理念与技术手段进行智能电网输电线路的规划设计，需遵循以下四项原则：其一是智能化原则，应综合运用卫星定位、激光三维测量等先进勘测技术构建三维地理信息平台，借此开展输电线路的规划设计，利用不同功能模块进行基础、导地线、绝缘子等构件的设计，并将设计结果予以直观呈现，依托网络化平台实现重要数据、技术资料的移交与共享。其二是可控化原则，依托在线监测、数字化巡检等模式实现对输电线路运行状态的监测，动态评估运行风险，实现线路运行的可控化。其三是标准化原则，基于全生命周期管理理念实现对输电线路、输电设备的一体化管理，保障实践结果的标准、规范性。其四是现代化原则，基于互联网搭建输电线路规划设计的共享平台，将线路规划设计、建成运行过程中涉及的重要信息进行实时共享，为智能电网的现代化建设提供有力支持。

2 智能电网输电线路状态监测系统的具体规划设计策略探讨2.1 系统规划设计

本文基于GIS技术进行输电线路状态监测系统的设计，配合PMS系统实现对输电线路运行状态的实时监测，进而针对其运行状态数据进行综合分析，以此为电力调度、电力运行等决策的制定提供参考依据。同时，电力工作人员可以利用输电线路状态监测系统获取到线路状态参数等信息，依据反馈信息开展系统检修维护工作，不仅可以提高线路运行的稳定性与可靠性，还能够为电力生产、信息统计分析与管理部门工作的开展提供有价值的信息。此外，在状态监测系统设计的过程中涉及电力调度、电力需求等信息的统计分析，结合线路实际运行情况进行后续输电线路规划方案的制定，进一步为后续输电线路规划设计、预警工作提供实时参考信息。2.2 功能模块设计

（1）状态数据调整模块。基于区域范围内实际用电需求进行状态监测系统的模块化设计，负责在系统运行过程中采集气象条件、导线温度、杆塔倾斜度等状态数据，利用网络平台进行状态数据的共享，依托反馈结果实现对输电线路的合理规划，并且在接入状态数据的同时调用区域范围内的雷电监测数据，从而预先规避雷电对输电线路运行状态的影响，保障输电线路的运行效能。

（2）状态信息输出模块。该模块用于收集系统运行过程中的监测数据，经由统计分析后将分析结果连同辅助数据共同输入到PMS模块内，依据状态信息生成反馈结果，以此保障输电线路的稳定运行。

（3）诊断结果显示模块。该模块主要用于展示各类监测信号结果，基于无线网络通讯技术实现监测数据的实时传输，利用OMSD模块进行监测数据的分析处理，生成数据诊

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中国设备工程 2019.11 (下)

断结果，并利用PMS系统进行在线监测信息的实时显示，供监控中心查询有关设备的位置、运行状态图像等信息，结合具体故障类型、特征定位故障所处位置，进而提高设备检修维护效率，保障智能电网输电线路的安全高效运行。2.3 GIS技术的应用

利用GIS技术进行输电线路运行状态监测，可实现对输电线路覆盖区域的地理特征、地形条件的实时查询，并综合收集区域范围内的雷电、大风、冰雹等气象信息，以此为智能电网线路的规划设计与施工建设提供重要参考信息，进而实现对变电站及电气设备的一体化管理。具体来说，利用GIS技术扫描输电线路覆盖区域的地形地貌图像，配合电网开发部门构建GIS系统平台，平台内部涵盖激光扫描、区域开发、直升飞机等系统，其中激光扫描系统主要负责收集所在区域的地形三维信息，将信息进行综合统计分析后存储在系统内部；区域开发系统主要负责将收集到的GIS数据、可视化数据应用在地理模型中，生成动态地理信息，为线路规划设计提供重要参考依据；直升飞机系统主要为线路规划设计提供必要的仪器设备与人员，发挥空中载体对地面线路敷设的支持作用。2.4 通信线路敷设方法

（1）通信线路设计。在智能电网通信线路规划方面，应综合考虑区域地形、使用材料、使用设备等因素，并加强对施工人员技能水平、综合素质的考察，确保符合线路建设需求，通过针对上述信息进行综合分析，编制出高质量、低成本、安全性强的通信线路设计方案，进而为智能电网建设提供重要的数据支持。同时，还应加强对通信线路施工环节的把控，由管理人员结合线路建设情况进行施工进度、施工成本、安全质量等要素的控制，完成施工组织计划的编制，明确重点工序与关键目标，避免因外界环境干扰或施工过程操作不当等因素影响通信线路的规划设计质量。

（2）敷设方式选取。通常在架空线路工程通信线路起点的设计上，主要选取终端杆位置设为起点，并在施工流向选择方面选取一端到另一端或由两端到中间的设计方式。在正式开展线路敷设时，还应结合不同线路的设计方法选取敷设方式，例如当利用直埋工程法进行线路设计时，可以选取终端位置作为施工起点，该方法既具有良好的灵活性，还可以选取多种不同的架空方式，有助于进一步提高光缆配置精度，从而加强线路设计的合理性。2.5 仿真策略与评估结果

（1）仿真策略。基于蚁群算法进行输电线路规划仿真策略的设计，以位于输电线路上的负荷节点作为起点，每一负荷节点对应一条主干线路，经由蚂蚁释放、爬行实现各线路上遗留信息素的共享，在多次反复循环后即可得出全局最优结果，并以此作为线路规划设计的方案。设蚂蚁m在t时刻出发，由起始点i向其相邻节点j做运动，则其状态转移概率的计算公式为：

（2）仿真结果。选取某容量为2×40MVA的高压变电站作为研究对象，该变电站供电区域的主干线路为LGJ-240设每一窝蚁群的规模为40、各路径的信息素数值为1、迭代次

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起重机金属结构裂纹复合修复方法探讨

陈达江

（湖南省特种设备检验检测研究院娄底分院，湖南 娄底 417000）

摘要：本文针对起重机金属结构在长期疲劳交变荷载作用下易产生疲劳裂纹的问题为主要研究对象，采取碳纤维复合材料加固止裂孔的方式来复合修复裂纹。构建不同荷载下的止裂孔、CFRP和负荷修复的有限元模型，分析计算应力应变状态以及系数，制定止裂孔打偏情况下的复合修复有限元模型，研究CFRP加固对于止裂孔修复产生的影响。通过开展静拉伸强度试验，研究复合修复方法对损伤构件的修复效果，并且和仿真结果相互比较，验证了CFRP和止裂孔复合修复这一技术的可行性。经过相关结果表明，复合修复方式和止裂孔以及CFRP修复效果相比较来看，不但能够提升试件的承载性能，还能够弥补钻止裂孔修复焊缝裂纹的不足。

关键词：起重机；金属结构裂纹；复合修复方式

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）11（下）-0125-02

1 对于理论方面的探究

基于断裂力学理论可以知道，裂纹尖端存在塑性区，塑性区对于断裂的模式和裂纹拓展水平有着一定程度的影响，假设将塑性区去掉，在裂纹尖段位置钻取一项孔径高于塑料区的小孔，能够有效地避免裂纹扩展现象的发生，受变形现象而产生的应力松弛，会导致塑料区有所扩大，一旦止裂孔孔径比较小，是无法彻底消除塑性区产生的相关影响，孔边依旧具备明显的应力集中，而止裂孔的孔径太过大的话，可能会因为板件截面削弱而增加构件净截面的平均应力，影响了构件强度的提高。

CFRP修复加固金属结构的运行原理表现为：经由环氧树脂把CFRP材料粘贴于金属结构表面，使其成为CFRP-胶层-金属结构。根据相应的受力情况将CFRP粘贴于轴向拉伸金属构件中。在金属结构受载的时候会出现变形现象，变形经过胶层传递于CFPR中，CFRP有着良好的弹性模量，能够承担较多的荷载，以此产生极佳的修复加固效果。

数为500，通过输入不同负荷节点的坐标数值计算出其负荷变化，其中负荷最大值为712kW、最小值为267kW。通过观察其仿真结果可以发现，采用蚁群算法进行线路规划设计具备良好的收敛性，经由500次迭代后可以有效实现数据优化，依据负荷数据的对比分析选出最优规划线路，为线路规划设计方案的编制提供重要参考。

（3）系统评估。为进一步检验线路规划设计的合理性，在此选取5项一级指标与14项二级指标进行系统评估，其中一级指标主要包含供电可靠性、安全性、经济性、适应性与协调性，基于各一级指标进行二级指标设计，包含平均停电频率、停电持续时间、电网扩展裕度等信息，以此构建综合评价指标体系，并采用AHP逐层计算方式进行评估算法的设计，其计算公式为：

针对CFRP止裂孔负荷修复的试件，可以根据应力集中系数K1对应力集中情况进行评价，公式如下所示：

在上述公式中，

是模型中的最大应力，

是

模型的名义应力，F是拉伸载荷，而Es和EF分别是钢板和CFPR的弹性模量，而AS和AF是止裂孔钢板和横截面积。2 仿真分析情况

起重机疲劳裂纹一般是表现在受力较大的位置中。从实际情况来看，疲劳裂纹包含了三种类型，分别是张开型、滑开型以及撕开型。在这其中，张开型是危险性最高的一种裂纹类型。基于安全方面得出，对于起重机金属结构的裂纹来讲，一般是按照张开型裂纹进行处理。为了确保数据的准确性，使用包含中心穿透裂纹的紧凑拉伸试验模型，裂纹的长度大约是10mm，遵循钢结构加固技术中的标准要求，选择止裂孔的孔径D＝3mm。并且，要想将CFRP的修复加固效果体率与可转供电率，依靠科学合理的网架结构进一步提高区域范围内的负荷供应能力，为供电可靠性提供有力保障。3 结语

智能电网线路的规划设计是一项复杂工程，涉及输电线路、通信线路等多种建设项目，电力企业管理人员务必要加强对电路运行实际状况的调查，综合收集环境、地形、人流量等信息，实现对输电线路运行状态的有效监测，进一步提高线路规划设计的合理性与可行性，推动电网建设的智能化、健康长效发展。

参考文献：

[1]王义元,李晨.关于智能电网线路规划与设计的探讨[J].科学咨询(科技·管理),2018,611,(11):42.

[2]张岩,李新,滕子贻.城镇智能电网信息通信线路规划设计研究[J].信息系统工程,2019,(5):46.

通过分析系统评估数据可以预测到，其规划方案实施后将有效减少单辐射线路数量，提高区域范围内线路的环网化

[3]袁野.智能电网发展下多目标输电网规划设计的思路探究[J].科技咨询,2017,(35):32-33.

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