電網(wǎng)輸電線路故障原因分析與分布研究

鄭博 陳功 白健

摘要：新時代背景下，我國經(jīng)濟(jì)得到了飛躍發(fā)展，對于電能的需求也與日俱增，因此做好輸電線路的安全保護(hù)工作成為當(dāng)前電力部門的重要任務(wù)。在輸電線路運(yùn)行過程中會有很多原因引起運(yùn)行故障，因此需要我們?nèi)ミM(jìn)行有效的識別，并采取科學(xué)有效的措施進(jìn)行防治，同時還要做好日常的維護(hù)工作。只有這樣才能確保輸電線路的安全運(yùn)行，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做好服務(wù)工作。本文針對電網(wǎng)輸電線路故障頻發(fā)、表象隨機(jī)性強(qiáng)、提前預(yù)判難度大等問題，在分析電網(wǎng)歷史故障數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)輸電線路故障原因與特點(diǎn)進(jìn)行深入剖析。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；線路故障；大數(shù)據(jù)挖掘；線路分布；電壓等級分布

引言

電網(wǎng)企業(yè)輸電線路運(yùn)維檢修的最大風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為線路故障，線路故障的發(fā)生可能由線路缺陷、人員操作、自然環(huán)境等內(nèi)外部多種因素造成，同時各種誘發(fā)因素之間也存在相互影響，可能間接導(dǎo)致線路故障。目前，國家電網(wǎng)公司已建立國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的信息集成平臺。隨著三地集中式數(shù)據(jù)中心的陸續(xù)投運(yùn)，一級部署業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍的持續(xù)拓展，電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從總量和種類上都已初具規(guī)模，電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的“量類時”特性，已在海量、實(shí)時的電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中凸顯出來。但數(shù)據(jù)收集無法停止，結(jié)果無法使用仍是國網(wǎng)公司面臨的主要問題。

目前，亟需加強(qiáng)對多樣化的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘手段的研究工作，增強(qiáng)關(guān)聯(lián)度和預(yù)測性分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)潛藏價值，推動數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變，提高數(shù)據(jù)服務(wù)公司戰(zhàn)略決策、業(yè)務(wù)應(yīng)用和管理模式創(chuàng)新的能力。本文從電網(wǎng)輸電線路故障數(shù)據(jù)特點(diǎn)和管理需求出發(fā)，以輸電線路故障數(shù)據(jù)為核心，通過大數(shù)據(jù)挖掘的方式建立多維度、多業(yè)務(wù)間的量化關(guān)系，全面了解電網(wǎng)設(shè)備故障類型，明確重點(diǎn)管理環(huán)節(jié)，深入分析典型故障，針對高、中、低危故障類型，形成分層管理體系，輔助指標(biāo)管理策略并完善指標(biāo)日常管理方法，并對研究中發(fā)現(xiàn)的問題提出改進(jìn)建議。

1 故障類型分析

輸電線路故障類型包括雷害、異物影響、大風(fēng)、動物影響、覆冰、大型機(jī)械作業(yè)碰線、火災(zāi)、材質(zhì)不良、建設(shè)施工、外部火災(zāi)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、工藝不佳、外力破壞等。本文統(tǒng)計(jì)了2012～2014年期間，某電力公司110kV、220kV和500kV輸電線路故障數(shù)據(jù)共計(jì)198條。按故障類型來說，雷害故障記錄91條，占故障總數(shù)的45.96%。異物影響故障和大風(fēng)故障，占故障總數(shù)的比例依次為14.14%、13.64%。雷害、異物影響、大風(fēng)這3類故障發(fā)生次數(shù)占故障總數(shù)的74%，即18.8%的故障類型發(fā)生故障的概率為74%，故障類型分布較集中。通過重點(diǎn)篩選，明確雷害、異物影響、大風(fēng)等是引發(fā)線路故障的最關(guān)鍵因素，并主要針對這3種故障類型，從線路長路與線路條數(shù)、電壓等級與區(qū)域分布、發(fā)生概率、發(fā)生時間的相關(guān)性等方面詳細(xì)分析了輸電線路故障發(fā)生的規(guī)律。

2 典型的故障特點(diǎn)分析

2.1典型故障線路分布特點(diǎn)

分別對雷害、異物影響和大風(fēng)這3類典型故障進(jìn)行帕累托曲線計(jì)算，直觀分析各類典型故障在線路長度和線路條數(shù)上的分布特點(diǎn)，可得到各類典型故障的發(fā)生比例與線路長度、線路條數(shù)占比之間的定量關(guān)系，為典型故障的集中重點(diǎn)防控提供數(shù)據(jù)支撐。通過計(jì)算分析可見，50%的雷害故障發(fā)生集中于總線路長度的9.75%，總線路條數(shù)的1.39%；80%的雷害故障發(fā)生集中于總線路長度的12.68%，總線路條數(shù)的3.86%；100%的雷害故障發(fā)生集中于總線路長度的22.06%，總線路條數(shù)的5.50%。雷害故障在發(fā)生線路條數(shù)和線路長度上表現(xiàn)出高度集中，這種分布的集中性為雷害故障監(jiān)測重點(diǎn)線路的選擇提供了合理依據(jù)。對于占總線路長度22.06%、總線路條數(shù)5.50%的線路，應(yīng)作為雷害故障監(jiān)測的重點(diǎn)線路，可極大提高雷害故障防控的效率。

同理，50%的異物影響故障集中于線路總長度的0.98%，80%異物影響故障集中于1.72%長度線路，100%異物影響故障集中于4.11%長度線路。50%的大風(fēng)故障集中于3.4%長度線路，80%大風(fēng)故障集中于6.81%長度線路，100%大風(fēng)故障集中于12.21%長度線路。異物影響和大風(fēng)故障也同樣在發(fā)生線路條數(shù)和線路長度上，表現(xiàn)出高度集中性，因此可開展重點(diǎn)監(jiān)測工作。

2.2典型故障電壓等級分布特點(diǎn)

分別對2012年1月1日～2014年12月31日輸電線路中的雷害故障數(shù)據(jù)、異物影響故障數(shù)據(jù)和大風(fēng)故障數(shù)據(jù)按照線路電壓等級進(jìn)行分類。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雷害故障60%分布于500kV線路，32%分布于220kV線路；異物故障43%分布于500kV線路，46%分布于220kV線路；大風(fēng)故障63%分布于500kV線路，26%分布于220kV線路。3種故障類型的故障發(fā)生率均較為集中，500kV和220kV線路應(yīng)作為故障預(yù)防工作的重點(diǎn)線路。

2.3典型故障貝葉斯分析

對2012～2014年輸電線路雷害故障數(shù)據(jù)，按照所處年份進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析。因大風(fēng)故障3年總數(shù)為27，異物影響故障3年總數(shù)為28，故障數(shù)據(jù)量較小不適于使用貝葉斯分析，所以僅對雷害故障進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析。通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)2012年發(fā)生雷害故障的線路70條，雷害故障記錄85條。在2012年發(fā)生雷害故障的70條線路中，2013年再次發(fā)生雷害故障的線路14條，單線路二次雷害故障率為20%；而在2012年未發(fā)生雷害故障的1147條線路中，2013年發(fā)生雷害故障的線路41條，單線路二次雷害故障率為3.57%，故障發(fā)生概率低于2012年雷害故障線路的20%。

在2012～2013年連續(xù)發(fā)生雷害故障的14條線路中，2014年再次發(fā)生雷害故障線路為6條，單線路三次雷害故障率42.86%，且這些線路2014年平均單線路雷害故障次數(shù)為1.5；在2012～2013年連續(xù)兩年未發(fā)生雷害故障的1106條線路中，2014年發(fā)生雷害故障的線路為21條，單線路雷害故障發(fā)生概率僅為1.91%，故障發(fā)生概率遠(yuǎn)低于2012～2013年連續(xù)發(fā)生雷害故障線路的42.86%，且這些線路2014年平均單線路雷害故障次數(shù)為1.1，遠(yuǎn)低于2012～2013年連續(xù)發(fā)生雷害故障線路的1.5。

通過以上分析，可以看到連續(xù)兩年未發(fā)生故障的線路，發(fā)生故障的可能性低于連續(xù)兩年同時發(fā)生故障的線路。發(fā)生故障的線路，隔年再次發(fā)生故障的可能性高于7%，單線路故障數(shù)約為1。前一年發(fā)生故障的線路，今年再次發(fā)生故障的可能性高于17%，單線路故障數(shù)約為1.3。連續(xù)兩年以上發(fā)生故障的線路，再次發(fā)生故障的可能性高于40%，單線路故障數(shù)約為1.5。單一線路雷電故障發(fā)生的重復(fù)率較高，發(fā)生過、尤其是近年發(fā)生過雷電故障的線路再次發(fā)生雷電故障的概率較高，應(yīng)作為雷電故障監(jiān)控重點(diǎn)。

3 結(jié)束語

本文以線路故障數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對典型故障類型進(jìn)行了歷史故障高發(fā)地域分析。發(fā)現(xiàn)發(fā)生過雷害故障的線路，再次發(fā)生雷害故障的可能性更高，且單線路雷害故障發(fā)生次數(shù)更高。通過對歷史各年度單線路發(fā)生雷害故障發(fā)生次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，可預(yù)測以后年度各線路雷電故障發(fā)生的概率，從而篩選出雷害故障的高發(fā)線路，為制定線路技改大修投資計(jì)劃、確定日常運(yùn)維檢修重點(diǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]武利會，張鳴，朱文滔.低氣壓覆冰條件下絕緣子的直流閃絡(luò)特性[J].高電壓技術(shù).2006（06）.

[2]夏劍鋒.輸電線路運(yùn)行檢修一體化管理模式分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，（17）.

[3]盛興隆.關(guān)于輸電線路運(yùn)行檢修一體化管理探討[J].經(jīng)營管理者，2016，（07）.