电力输电线路自动故障诊断系统浅析

电力输电线路自动故障诊断系统浅析

朱万通

武汉供电设计院有限公司湖北武汉430000

摘要：我国幅员辽阔，国土面积大，地形复杂，所以输电线路难免会在恶劣的环境中出现故障，造成电网停电，影响人们正常的用电。对输电线路故障进行及时准确的诊断，并且根据故障的实际情况进行检修是十分重要的，能够减少电网停电带来的损失，降低电力系统的安全隐患。分析我国电网目前的情况，我国超高压输电线路在故障检修方面还有很多的问题，存在工作形式化现象，在定期检修中不能按照规范来进行。还有，我国地域辽阔，输电线路分布比较广泛，工作人员数量有限，设备还存在效率低下的问题，在现场故障检测中不能迅速准确地发现故障，这些都会影响故障检修工作的有效性。所以，研究输电线路自动故障诊断方法是十分必要的。

关键词：电力输电线路；运行维护；自动故障诊断

1输电线路故障诊断概述

当输电线路出现故障时，传统的故障定位是在阅读故障录波图的基础上结合电力用户提供的信息进行故障位置的预测判断，这部分工作通常是由实际经验丰富的运行人员来完成的，进行故障位置的预判后，电力公司要派遣巡线人员查线确认故障位置，然后根据故障的实际情况采取相应措施排除故障。但是在现在，电力市场竞争日益激烈，社会各方面对电力系统的供电稳定性要求越来越高，而且还有越来越多的用电设备投入使用，上述传统的故障检测方法逐渐显示出不足之处。及时准确地进行输电线路故障的诊断和定位能够大大节省巡线人员巡线寻找故障的时间，也减轻了巡线人员的工作强度，还能够排查出较难发现的故障，将故障排除，迅速恢复供电，降低停电造成的损失。所以输电线路故障诊断技术和故障定位技术能够带来巨大的经济效益和社会效益，也受到了很多方面的关注。

输电线路的故障信息能够体现在行波信号中，通过技术人员对行波信号的合理分析，能够得到准确的故障信息，能够构成超高速动作的行波保护，还能够形成故障测距和行波选线方法。行波保护的优势主要有三个方面：①行波具有快速动作性，要想增大输电线路的传输容量、提高线路稳定性，提高继电保护的快速动作性是最简单有效的措施；②行波由于其本身的特质能够解决传统工频量不能解决问题；③行波保护收到的误差不易受到其他因素的影响。

现有的行波测距选线方法在实际的运行和现场试验中已经证实其正确性和有效性。说明在输电线路故障诊断和定位中可以利用行波中的故障信息，也能给研究和应用行波保护提供丰富的经验。近些年来，行波理论、小波变换和数学形态学等理论也在不断地完善和发展，再加上微电子技术的崛起，行波保护技术也得到了大力发展，也出现了很多基于行波的方法和理论。所以，有很多学者也在研究行波保护的研究和应用。虽然行波保护理论在输电线路中已经有成功的应用，但是还是存在一些问题，因此还需要进一步的研究和发展。

2输电线路故障诊断方法

（1）阻抗测距法，其将计算机技术和电力系统相结合，基本原理是阻抗与线路长度成正比，测量故障线路的电流和电压，从而计算出故障点之间的长度和距离。阻抗测距法操作方便，实现容易，应用的范围也比较广，但是架空输电线路的电阻、电抗和电容等参数的分布式沿着输电线路和潮流的，所以不能将其看作参数集中元件，而且过渡电阻等会影响测距精度，导致出现较大的误差。

（2）小波理论。也是近些年来发展的一个新兴领域，在傅里叶分析的基础上对其进行突破，在数学和工程应用上都有一定的影响。小波变换是从时域和频域上对信号进行分析，有多分辨率分析的特点，在时域频域中都有表征信号局部特征能力，即窗口大小不变，形状可以改变，时域和频域窗都可以进行改变，也就是在低频部分的频率分辨率较高，时间分辨率较低，高频部分的时间分辨率很高，时间分辨率较低，能够较好地探测正常信号中夹带的瞬态反常信号，并且还可以将其展示出来，所以小波变换对信号的自适应性比较强。小波分析是将数值分析、傅里叶分析、泛函分析相结合，从而发展出一种新的数学分支，在机器故障诊断、机器视觉、图像处理与分析等方面都有应用。小波分析可以取代傅里叶变换。

（3）行波法。故障行波定位法是基于行波传输理论发展而来的，线路上发生故障时的故障点会在线路两端传播行波，行波保护原理是检测故障产生的行波特征检查故障，但是行波保护原理检测的故障信息是从故障初期出现的行波电压和行波电流来判断的，所以检测故障必须要及时。随着计算机技术、微电子技术等技术的发展，行波保护研究和应用也掀起了热潮。小波变换的时频分析能力和消噪能力比较好，能够从时域和频域描述的信号中同时分析每一个细节，故障产生的行波是一种非平稳变化的高频信号，所以行波保护具有一定的数学基础。我国在行波保护方面取得了一定的成果，但是也存在一定的问题，所以还是需要科学家的努力发展。

（4）神经网络和模糊理论等智能算法。近些年来，关于输电线路智能诊断理论的研究逐渐增多，深度也逐渐加深，神经网络和模糊理论方法占有一定的比例。很多智能技术也都应运而生，各种技术之间也都有所交叉融合，但是很多技术都处于初级阶段，还存在一定的问题，距离实际应用还有一段距离。神经网络诊断法模拟脑神经元的基本特征，人工神经网络由大量人工神经元互相广泛连接组成，信息分散存储在连接线权重上。

3输电线路故障检修内容

（1）线路实时监控，要从不同的方位和角度对整个线路进行运行监控，还要优化线路监控系统。输电线路处于的输电环境比较复杂，输电线大部分分布在山地地区，有时还要经过江河和峡谷等复杂的环境，比较容易受到恶劣天气影响，还有人类的活动都可能对输电线路的安全造成一定的影响。

（2）线路预测性检修。预测性检修是指通过分析数据判断潜在故障，并且根据实际情况安排检修工作。预测性检修要根据先进的设备判断潜在的故障，然后进行判断。预测输电线路的故障，首先通过获得数据处理，提高诊断决策的水平。处理大量信息的过程比较困难，很多信息都是没有价值的，输电线路的实际运行环境非常复杂，信息的准确性会受到很多因素的影响，在数据分析也要进行及时的对比。

4输电线路故障诊断措施

（1）改进传统的检修状态。输电线路的传统检修方法要耗费大量的人力物力，工作效率也比较低，为了提高检修的时效性必须要建立多种检修方案，还要考虑地理环境等多种因素。工作人员要对输电线路定期检修，获得第一手数据，并且根据状态的变化进行检修模式的更新，提高故障诊断的效率。

（2）一些具体的技术，包括绝缘子检修技术、导地线检修技术、塔杆检修技术等。绝缘子检修技术的主要内容有连接部位金属是否牢固，清扫和清洗绝缘子，绝缘子的更换，绝缘子保护措施，绝缘子检修验收；导地线检修技术主要内容有检查线夹、处理单线缠绕、导线打磨等，如果有损伤就要进行重接；塔杆检修技术主要内容有塔杆防腐处理、塔材更换处理等。

（3）要完善监测系统。要合理利用监测系统进行时候死在线监测，减少了工作人员检修的工作量，提高了工作效率。

5总结

输电线路故障会影响电网的安全性，所以进行输电线路故障的及时诊断有十分重要的作用，能够产生十分可观的社会效益和经济效益。在检修工作中，有很多的方法被发明出来，虽然很多已经被应用在实际的工作中，但是还是存在一定的问题，还需要广大从业人员的共同努力，推动电力行业的更好发展。

参考文献：

［1］陈伟，易资兴.关于输电线路基础安全的无线自动化检测分析［J］.好家长，2017（17）.

［2］石龙.浅谈输电线路安全运行的重要性［J］.城市建设理论研究（电子版），2017（02）.