基于层次分析法的±500k...流输电线路带电作业安全评价_刘仕奇.pdf

电工材料 2023 No.1刘仕奇：基于层次分析法的500 kV直流输电线路带电作业安全评价基于层次分析法的500 kV直流输电线路带电作业安全评价刘仕奇（国网湘西供电公司，湖南吉首 416000）摘要：为了评估在两种500 kV输电线路上开展带电作业的安全性，针对带电作业中的各种威胁因素，以体表电场值与组合间隙距离作为主要判断指标，计算在两种500 kV线路进行带电作业时，典型工况下的体表电场与间隙距离。结合层次分析法，构建了安全性层次分析模型，综合评估了两种500 kV同塔线路带电作业安全性。结果表明：在有回流线的500 kV同塔双回线路进行带电作业时安全性较无回流线的双回线路高，该研究为500 kV直流输电线路带电作业安全评价提供了参考。关键词：500 kV直流；层次分析法；体表电场；组合间隙；带电作业中图分类号：TM755 DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2023.01.015AHP-based Safety Evaluation for Live Working on 500 kV DC Transmission LineLIU Shiqi(State Grid Xiangxi Power Supply Company,Hunan Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture,Hunan Jishou 416000,China)Abstract:In order to evaluate the safety of live working on two 500 kV DC transmission lines,the various risk factors on the charged assignment to surface electric field value and combined gap distance as the main judge index,calculation on the two types of lines,when charged,the typical working conditions of surface electric field and clearance distance,combined with the analytic hierarchy process(AHP),constructed the safety hierarchical analysis model,the safety of live operation of two kinds of lines in the same tower is evaluated comprehensively.The results show that the safety of 500 kV double circuit with same tower with backflow line is higher than that of double circuit without backflow line during live operation.This study provides a reference for the safety evaluation of 500 kV DC transmission line in live operation.Key words:500 kV DC;AHP;body surface electric field;combinational gap;live working引言带电作业作为输电线路不停电维护、测试、检修的手段，在保障供电安全方面起着重要作用1,2。在作业时，等电位作业人员会受到多重威胁，若发生意外势必会威胁人员安全，因此对带电作业进行安全评价就很有必要。国内外的研究人员对影响超高压、特高压交直流线路带电作业人员安全的因素开展了研究3。文献4对作业人员分别采用吊篮法和软梯法进入等电位时最小组合间隙进行了分析；文献5对作业人员使用吊篮法进入等电位时的角度对体表电场的影响进行了分析，但都只以单一因素作为判断指标。文献6采用模糊层次分析法，提出了一种特高压带电作业安全评估模型，但其判断指标不够具体。本文对两种500 kV同塔双回线路进行带电作业安全性分析，以典型工况下的体表电场值和组合间隙距离为判断指标，结合层次分析法，评价两种作者简介：刘仕奇（1996-），男（汉族），湖北广水人，硕士，主要从事输电线路运检的研究。收稿日期：2021-09-1760电工材料 2023 No.1刘仕奇：基于层次分析法的500 kV直流输电线路带电作业安全评价线路带电作业时各自的安全性。1层次分析法理论层次分析法(AHP)的主要思想是根据研究对象的性质将要求达到的目标分解为多个组成因素，并按组成因素间的相互关系，将其层次化，组成一个层次结构模型，然后按层分析，最终获得最高层的重要性权值。层次分析法把一个复杂的无结构问题分解组合成若干部分或若干因素，上一层次对相邻的下一层次的全部或某些元素起支配作用，这样就形成了自上而下的层次结构。通过相关指标之间的两两比较对系统中各指标进行优劣判断，利用判断结果来综合计算各指标间的权重，从而对主要的影响因素排序。2组合间隙计算参考500 kV双回线路设计资料7,8，构建两种同塔双回杆塔的模型如图1所示。采用吊篮法进入导线等电位如图2所示，位置1表示人员位于塔身构架，处于地电位，S1为人员到导线的最短距离。位置2表示人员进入等电位过程中的位置，处于中间电位，S1为作业人员到导线距离，S2、S3、S4分别为人员到各构架的最短距离。位置3表示人员到达等电位作业点，S2、S3、S4分别为人体到下层横担构架的最短距离。根据安规规定，带电作业人员使用吊篮法进入等电位处时，人体与带电体的组合间隙不得低于 4 m，两种杆塔的组合间隙计算数据如表1，2所示。由表1，2可见，作业人员采用吊篮法进入两种线路等电位时，组合间隙均满足大于 4 m 的要求。相对于杆塔A，人员在进入杆塔B等电位的安全距离更充裕。3体表电场计算3.1模型构建带电作业人员采用吊篮法进入等电位时，参考 (a)双回 (b)双回（带金属回流线）图1直线塔模型图2吊篮法安全距离与组合间隙示意图表1杆塔A组合间隙计算结果位置位置1位置2位置3间隙距离/mS1=8.56S1+S2=8.4S1+S3=11.52S1+S4=10.66S2=7.0S3=7.08S4=5.64表2杆塔B组合间隙计算结果位置位置1位置2位置3间隙距离/mS1=9.88S1+S2=9.5S1+S3=11.68S1+S4=10.16S2=7.26S3=7.53S4=5.761电工材料 2023 No.1刘仕奇：基于层次分析法的500 kV直流输电线路带电作业安全评价人机工程学相关标准中人体的测量数据9,10，在仿真软件中构建简化的人体坐姿模型，如图3所示。3.2典型工况下体表电场针对双回直流输电线路的带电作业典型工况，选取吊篮法进入等电位路径上的典型位置作为计算点。两种杆塔的电场计算点如图4。同塔双回线路有无回流线时带电作业人员在典型作业位置处的体表电场的仿真数据的对比结果如图5所示，当带电作业人员处于等电位时（位置、位置与中间电位时（位置、位置）有回流线的同塔双回塔型带电作业人员的最大体表电场数值要高出没有回流线的双回线路（3894）kV/m，而在其他位置则差别不大。4基于层次分析法的综合分析考虑到组合间隙距离、体表电场强度以及其他情况等影响带电作业安全性的单因素，文献8提出的带电作业安全评价模型建立了分析500 kV同塔双回线路带电作业安全性的层次结构模型，其中A为目标层，B1、B2、B3为准则层，C1、C2为方案层，如图6所示。考虑到两种杆塔在带电作业时的典型工况下电场、组合间隙、其他等因素差异，以及各因素对带电作业安全影响程度不同(组合间隙被击穿威胁人身安全、体表电场异常引起人体不适)，采用如表3所示的 19 标度表，得到以下判断矩阵 A、B1、B2、B3：A=11/737191/31/91（1）B1=131/31（2）B2=171/71（3）B3=121/21（4）计算各判断矩阵的特征向量为：W1=0.1488 0.7854 0.0658T、W2=0.75 0.25 T、W3=0.1250 0.8750T、W4=0.6667 0.3333T。对各个判断矩阵进行一致性检验，CR均小于0.1，通过了一致性检验。计算各级要素对总体的综合重要度，见表4。可见，带电作业人员在进入杆塔B作业时的安全性要高出杆塔A。5结论（1）人员在进入两种线路等电位作业时组合间图3人体简化模型图4体表电场计算位置示意图图5同塔双回直流线路有无回流线时带电作业人员各计算点体表电场最大值比较图6安全性层次分析模型62电工材料 2023 No.1刘仕奇：基于层次分析法的500 kV直流输电线路带电作业安全评价隙均满足大于4 m的要求。相对于杆塔A，人员在进入杆塔B等电位的安全距离更加充裕。（2）当同塔双回直线塔考虑回流线后，等电位处与中间电位处的体表最大电场数值比没有回流线的双回直线塔的体表最大电场值高出（3894）kV/m，地电位处则差异不大。（3）利用层次分析法，综合分析影响作业人员安全的因素，得出在杆塔 B 中作业安全性高出杆塔A。参考文献：1 胡毅,刘凯,吴田,等.输电线路运行安全影响因素分析及防治措施J.高电压技术,2014,40(11):3491-3499.2 胡毅,刘凯,彭勇,等.带电作业关键技术研究进展与趋势J.高电压技术,2014,40(7):1921-1931.3 刘凯,吴田,刘庭,等.800kV特高压直流输电线路的电位转移电流特性J.高电压技术,2013,39(3):568-576.4 刘庭,胡毅,刘凯,等.超高压交流/特高压直流同塔多回输电线路塔宽及离子流对带电作业间隙放电特性的影响J.高电压技术,2012,38(12):3261-3267.5 胡毅,肖宾,刘凯,等.500kV同塔双回直流线路带电作业试验研究J.高电压技术,2010,36(2):318-321.6 胡毅,胡建勋,刘凯,等.特高压交直流线路带电作业人员的体表场强J.高电压技术,2010,36(1):13-18.7 周炳凌,唐盼,白朴,等.基于有限元方法的绝缘斗臂车上带电作业人员体表电场影响因素分析J.陕西电力,2015,43(1):55-59.8 刘洪正,刘凯,孟海磊,等.660kV直流同塔双回输电线路带电作业试验研究J.高电压技术,2011,37(12):2997-3005.9 胡毅,肖宾,刘凯,等.500kV同塔双回直流线路带电作业试验研究J.高电压技术,2010,36(2):318-321.10 胡毅,胡建勋,刘凯,等.特高压交直流线路带电作业人员的体表场强J.高电压技术,2010,36(1):13-18.表319标度表标度135792、4、6、8倒数定义因素i与j一样重要因素i比j稍微重要因素i比j较强重要因素i比j强烈重要因素i比j绝对重要相邻因素中间值aij=1/aji表4层次总排序层次C1C2B10.14880.750.25B20.78540.12500.8750B30.06580.66670.3333总权重排序0.25360.7464的基础上，通过采用基于时间交替的并行模数转换器采样结构，将两片100 Msample/s的ADC采样芯片对模拟信号进行采样，实际测试中达到了 200 Msample/s采样率，验证了设计的可行性。参考文献：1 张文涛,黄稳柱,李芳.高精度光纤光栅传感技术及其在地球物理勘探、地震观测和海洋领域中的应用J.光电工程,2018,45(9):94-108.2 郭永兴,匡毅,熊丽,等.不同封装方式的光纤光栅传感与温补特性J.激光与光电子学进展,2018,55(11):99-106.3 冀茂,黄猛,郑玉平,等.一种适应变压器内部环境的高灵敏