談高壓輸電線路故障智能分析新途徑

摘要：高壓輸電作為我國(guó)電網(wǎng)輸電的重要構(gòu)成部分，承載著我國(guó)電能遠(yuǎn)距離、大規(guī)模的輸送任務(wù)。而線路在進(jìn)行輸電作業(yè)時(shí)，由于其分布范圍較廣、環(huán)境較為惡劣以及技術(shù)要求較高等，因此在線路環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障問題屬于一種常態(tài)。本文主要從高壓輸電線路常見的幾種故障類型出發(fā)，對(duì)智能分析新途徑辦法的發(fā)展由來以及幾種分析辦法進(jìn)行比較，以期能為高壓輸電線路故障分析工作提供一份參考資料。

關(guān)鍵詞：高壓輸電;線路故障;分析辦法;智能分析

一、前言

高壓輸電線路屬于我國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)的命脈所在，其運(yùn)行是否安全穩(wěn)定在很大程度上關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活的提高。特別是近年來，隨著我國(guó)輸電線路建設(shè)規(guī)模的提高，電容與電流也跟著不斷提高，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行壓力下，相關(guān)故障的區(qū)域與原因就會(huì)不斷擴(kuò)大，從而導(dǎo)致全系統(tǒng)過電壓，損壞電網(wǎng)設(shè)備與影響到系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。而為了準(zhǔn)確、有效以及迅速的發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行分析排除，為人民生活與經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展提供最基本的保證，降低由于停電而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)高壓輸電線路故障進(jìn)行分析也就顯得異常的有意義。

二、高壓輸電線路的常見的幾種故障類型

1、永久性故障

永久性故障，主要指的是由于導(dǎo)體之間或者對(duì)地短路而出現(xiàn)的故障。這種故障產(chǎn)生的原因大都是因?yàn)槿藶橐蛩鼗蛘咄饬Χ斐?。例如臺(tái)風(fēng)、施工以及盜竊等導(dǎo)致高壓輸電線路出現(xiàn)機(jī)械性的損害^[1]。一旦發(fā)生永久性故障時(shí)，重合閘將失去根本的效用。

2、瞬時(shí)性故障

瞬時(shí)性故障，一般是由于雷電擊打等過電壓而導(dǎo)致的閃絡(luò)現(xiàn)象，也有可能由于樹枝、冰條等導(dǎo)體短時(shí)間造成線路導(dǎo)體或者對(duì)地短路^[2]。出現(xiàn)瞬時(shí)故障時(shí)，并不會(huì)出現(xiàn)致命性的絕緣傷害，也可以成功地進(jìn)行重合閘。

3、絕緣擊穿

絕緣擊穿，一般是由于輸電線老化、軟膠、冰雪等原因?qū)е滤矔r(shí)性過電壓閃絡(luò)現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而破壞、污穢線路中某一點(diǎn)的絕緣能力。在一般情況下，低電壓狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)該故障，只有在正常運(yùn)行的電壓中，才會(huì)造成絕緣擊穿，導(dǎo)致線路導(dǎo)體短路現(xiàn)象的出現(xiàn)^[3]。而重合閘不成功，即使是故障排除后也沒有明顯的被破壞痕跡。

4、隱性故障

隱性故障，其一般出現(xiàn)在瞬時(shí)性閃絡(luò)或者永久性故障前，一般情況下測(cè)試不出來，也很少人專門去測(cè)試。從根本上來講，其并不會(huì)阻礙到電力系統(tǒng)的運(yùn)行工作。其出現(xiàn)的原因主要是由于絕緣性老化，在電壓正常的狀態(tài)下不擊穿。

在一般情況下，我們所認(rèn)為或者劃定的高壓輸電線路故障類型主要是前三者。而根據(jù)故障出現(xiàn)的基本形式，還可以把故障類型分為三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路和斷相故障等。其中在多回線線路上，還有跨線故障的問題，下表屬于短路示意表（如表一）。從相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，對(duì)于高壓電網(wǎng)來說，短路屬于電力系統(tǒng)故障最為常見的一種形式，同時(shí)危害也是最大的，而由于單相接地所出現(xiàn)的故障又占有大份額，達(dá)到83%左右。

表一、常見的短路示意表

三、高壓輸電線路故障智能分析

1、高壓輸電線路故障智能分析

從高壓輸電線路故障分析的發(fā)展歷史來看，目前主要由四個(gè)階段構(gòu)成，即我們常說到的模擬式階段、單端信號(hào)的數(shù)字式階段、雙端信號(hào)故障定位階段以及智能式階段。其中，智能故障分析還可以分為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)。從目前的發(fā)展情況來看，智能故障分析已經(jīng)逐漸引進(jìn)小波變換、卡爾曼濾波、模糊理論、概率與統(tǒng)計(jì)方法以及模式識(shí)別技術(shù)等。而隨著研究工作的深入，智能故障分析技術(shù)在朝著多技術(shù)交叉結(jié)合運(yùn)用的歷程。例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專家系統(tǒng)等。與此同時(shí)，國(guó)外部分科學(xué)家在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間論證后，提出分布式光纖溫度傳感器在智能故障分析上的新運(yùn)用，通俗的講，就是利用對(duì)輸電線路的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從其變化情況上對(duì)故障原因進(jìn)行分析。而這種新理論主要是通過智能法把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)進(jìn)行交叉使用。

2、高壓輸電線路故障主要分析辦法對(duì)比

（1）阻抗法

對(duì)于阻抗法來說，其在運(yùn)用的過程中主要存在兩個(gè)問題：一是其測(cè)量的精確度較低。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其容易受到線路結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、電流互感器誤差、故障點(diǎn)過渡電阻、故障類型以及對(duì)端負(fù)荷阻抗等因素的影響，因此相對(duì)適應(yīng)能力不高。二是其在帶串補(bǔ)電容、直流輸電、部分同桿雙回、T 接等線路中不符合故障分析的要求，在對(duì)閃絡(luò)與高阻接地等故障進(jìn)行分析時(shí)精確度較低，因此只能在結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的線路上使用。

（2）行波法

對(duì)于高壓輸電線路來說，在一般情況下都會(huì)被看成參數(shù)均勻分布的電路，再加上存在分布電容與電感，如果線路出現(xiàn)故障時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波對(duì)線路的兩端進(jìn)行有效的傳播。而在傳輸時(shí)，線路上的波阻抗、參數(shù)等出現(xiàn)變化后行波就會(huì)自動(dòng)折射與反射。從一般情況來講，行波故障分析方法的精確度與可靠性較高，不容易受到故障電阻、兩側(cè)系統(tǒng)以及線路類型的影響。但是其問題還是明顯存在的，例如以下四點(diǎn)。一是在分析時(shí)，要對(duì)暫態(tài)行波分量進(jìn)行提取;二是要準(zhǔn)確的識(shí)別、標(biāo)定出現(xiàn)故障線路的反射波;三是要對(duì)故障線路初始行波時(shí)刻進(jìn)行標(biāo)記;四是要分析出波的速度。

（3）信號(hào)注入法

對(duì)于信號(hào)注入法來說，其問題較多，主要有以下幾個(gè)方面。一是信號(hào)注入受到電壓互感器的限制;二是在電網(wǎng)中，存在與注入信號(hào)頻率一致或者接近的信號(hào)，容易干擾測(cè)量工作。三是容易出現(xiàn)注入信號(hào)不連續(xù)的現(xiàn)象，破壞信號(hào)的主要特征，導(dǎo)致故障分析較為困難。四是分析故障點(diǎn)所需時(shí)間過長(zhǎng)，容易導(dǎo)致線路自動(dòng)跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）區(qū)段定位法

對(duì)于區(qū)段定位法來說，其不能得到廣泛使用的原因主要有：容易受到信號(hào)的無故干擾與傳播有逐漸衰減的趨勢(shì)，在故障分析上主要得出一區(qū)段的結(jié)果，故障的具體點(diǎn)則較為困難;對(duì)于小電流接地故障來說，用此辦法檢測(cè)較為困難，因此該方法還不能廣泛的使用。

（5）智能法

相對(duì)于以上四種辦法來說，智能法中的專家系統(tǒng)在故障分析工作時(shí)，具有效率高、準(zhǔn)確性高、速度快、較為周到以及工作時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際工作上，環(huán)境因素的影響較小，容易對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)與信號(hào)進(jìn)行保存。但是從目前的發(fā)展情況來看，還存在著兩點(diǎn)局限：一是在知識(shí)的獲取上已經(jīng)出現(xiàn)“瓶頸困難”;二是在并行推理上，執(zhí)行能力較低。相對(duì)來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有著較強(qiáng)的自學(xué)習(xí)性與自適應(yīng)性，它能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的信息存儲(chǔ)以及非線性的并行處理，然而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最大的缺點(diǎn)是，其優(yōu)越功能很難通過硬件實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)論

綜上所述，高壓輸電線路故障智能分析辦法在我國(guó)還不能成熟運(yùn)用，其還需要相關(guān)學(xué)者與技術(shù)科學(xué)人員的大力研究，但是從以上對(duì)比來看，其優(yōu)勢(shì)較為明顯，因此未來發(fā)展前景較為被看好。

參考文獻(xiàn)：

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