大數(shù)據(jù)算法的輸電線路故障分析研究

潘靖 李震宇 王安

摘要：在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的推動下，先進(jìn)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛的運用到我國電力工程的發(fā)展建設(shè)中，有效推動我國電力行業(yè)的改革與進(jìn)步。為此，本文將針對大數(shù)據(jù)算法在輸電線路故障分析中的應(yīng)用進(jìn)行研究與探討。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)算法；輸電線路；故障分析

前言：

輸電線路故障是我國電力行業(yè)發(fā)展建設(shè)中的一項常見問題，嚴(yán)重制約我國電力行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。為提升輸電線路運行質(zhì)量，降低輸電線路故障對整個電力工程的影響，特將大數(shù)據(jù)算法運用到輸電線路故障分析工作中，特將輸電線路故障分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性與有效性，推動我國電力行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

一、輸電線路常見故障分析

輸電線路使電力系統(tǒng)中重要組成部分，是連接變電站、電源、用戶之間的紐帶，具有區(qū)域廣、距離長等特點，運行環(huán)境復(fù)雜、多變，受自然因素、人為因素影響較大，在實際運行中極易出現(xiàn)故障，從故障發(fā)生條件、故障發(fā)生節(jié)點分析，可將其分為三種故障類型，即斷路故障、短路故障以及接地故障。

（一）斷路故障

斷路故障是一種由導(dǎo)線出現(xiàn)斷裂而引發(fā)的電路故障，導(dǎo)致配電回路各項數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的差異，是輸電線路運行中經(jīng)常出現(xiàn)的一種問題。通常情況下，斷路故障發(fā)生點沒有明顯的斷裂現(xiàn)象，僅是因為輸電線路出現(xiàn)間隙，產(chǎn)生巨大電弧，在短時間內(nèi)提升導(dǎo)線溫度，對電力系統(tǒng)正常運行帶來干擾，并引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，例如火災(zāi)、爆炸等現(xiàn)象。在輸電線路運行過程，如果電動機出現(xiàn)單相斷路現(xiàn)象，例如，線路外力損壞或者是導(dǎo)線接頭接觸不良，并在大于額定電壓環(huán)境下運行，將會出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象。其中線路外力損壞主要由違章作業(yè)、交織跨越公路、偷竊電力等原因所引起的，為降低外力對線路造成損壞顯現(xiàn)的發(fā)生率，需要在輸電線路四周安裝警示牌，并積極主要電力保護(hù)宣傳工作，降低外力對輸電線路的破壞。

（二）短路故障

輸電線路短路故障主要是指不正常連接或者是發(fā)生通路的現(xiàn)象，該顯現(xiàn)主要是因相間絕緣物質(zhì)被擊透、外部導(dǎo)體跨接導(dǎo)線等，可將其分為單相短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路，主要表現(xiàn)為鳥獸短接或者是樹枝短接。

（三）接地故障

接地故障是一種單向接地現(xiàn)象，是一種常見故障類型，相關(guān)資料顯示，輸電線故障中有90%的線路故障均屬于單相接地故障。若周圍環(huán)境十分濕潤或者是正處于降雨狀態(tài)，極易引起單相接地故障，如果沒有及時對其進(jìn)行處理，將會使高壓線快速發(fā)熱，對中間絕緣體造成破壞。單相接地故障主要來源于油污、覆冰、雷擊等現(xiàn)象。例如，雷擊現(xiàn)象會導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)頻繁跳閘現(xiàn)象并引起絕緣子閃絡(luò)放電現(xiàn)象，使原導(dǎo)電通道轉(zhuǎn)變成絕緣介質(zhì)。因此，一旦出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象，將會對輸電線路造成永久性故障，使避雷針、絕緣子、導(dǎo)線出現(xiàn)掉落或者是斷裂現(xiàn)象。

二、大數(shù)據(jù)算法在輸電線路故障分析中的運用

（一）大數(shù)據(jù)分析方法

大數(shù)據(jù)技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，具有較強的繁雜性，在大數(shù)據(jù)分析算法中占據(jù)重要地位，是分析結(jié)果是否有價值、有意義的關(guān)鍵因素。在實際應(yīng)用中，大數(shù)據(jù)分析算法主要有五種基本形式。其一，可視化分析?？梢暬治鍪谴髷?shù)據(jù)分析的基本宗旨，是大數(shù)據(jù)特點的直觀展現(xiàn)，易于被客戶所接納，可借助三維表現(xiàn)技術(shù)將具有較強復(fù)雜性的信息表現(xiàn)出來，實現(xiàn)海量信息的立體化，容幾何、圖標(biāo)、像素、分布式、層次圖像等多種技術(shù)為一體。其二，數(shù)據(jù)挖掘算法。數(shù)據(jù)挖掘算法使大數(shù)據(jù)分析的理論重心，將不同格式、不同種類的數(shù)據(jù)為依據(jù)，將數(shù)據(jù)自身潛在特征展現(xiàn)出來，具有獨立點分析、分割處理、集群分析等多種數(shù)據(jù)挖局算法，實現(xiàn)對信息的快速處理。其三，預(yù)測性分析能力。預(yù)防性分析能力是大數(shù)據(jù)分析的主要特征，通過構(gòu)建分析模型，將信息數(shù)據(jù)輸入到所構(gòu)建的分析模型中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)判斷與處理，并將可視化分析結(jié)果與數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果為依據(jù)，由分析人員對數(shù)據(jù)做出更全面、更準(zhǔn)確、更貼切的判斷。其四，語義引擎。語義引擎是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的一種多樣性特征，能夠為數(shù)據(jù)分析帶來新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，通過借助一系列與之相關(guān)的數(shù)據(jù)分析工具，企圖將語義引擎從文檔文案中智能的提取出來。其五，數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)種類多、數(shù)量大、質(zhì)量高，通過對其進(jìn)行管理，能為數(shù)據(jù)分析工作提供保障。

（二）輸電線路故障中所運用的大數(shù)據(jù)算法

從我國輸電線路故障診斷工作的具體情況來看，所運用到的大數(shù)據(jù)算法主要涉及以下幾方面內(nèi)容：其一，專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是一種最早問世的一種大數(shù)據(jù)算法，并在發(fā)展中日益成熟。輸電線路中所安裝的各項保護(hù)設(shè)備均具一定的邏輯關(guān)系以及內(nèi)部聯(lián)系，具有直觀性與模塊化，通過將專家系統(tǒng)運用到輸電線路設(shè)備安裝工作中，使輸電線路保護(hù)設(shè)備生產(chǎn)模式具有規(guī)范性，能夠通過對知識庫中的規(guī)則進(jìn)行增添、刪除、更改，提高電網(wǎng)智能診斷分析結(jié)果的可靠性、真實性，為輸電線路后期維護(hù)工作提供保證。在某種程度上，專家系統(tǒng)能夠?qū)旊娋€路中不夠明確的問題進(jìn)行處理，并具備相應(yīng)的解釋能力。通過將ES電網(wǎng)故障診斷分析作為輸電線路推理機制，運用正反推理系統(tǒng)和啟發(fā)式規(guī)則推理系統(tǒng)，將繼電保護(hù)、斷路器與被保護(hù)設(shè)備之間的關(guān)系，明確故障類型，正確處理輸電線路中所存在的問題，提高輸電線路故障處理的準(zhǔn)確性、真實性與可靠性。其二，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使一種模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過借助計算機技術(shù)對人腦神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳輸過程、信息處理過程進(jìn)行模擬，構(gòu)建信息處理系統(tǒng)，具有非線性映射、并行處理、聯(lián)想記憶、在線學(xué)習(xí)等特征，是以中國智能化電網(wǎng)診斷分析方法，是現(xiàn)代化輸電線路故障分析工作中國被廣泛運用的一種技術(shù)。通過將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用到輸電線路故障分析中，構(gòu)建ANN信息處理系統(tǒng)，僅需相關(guān)行業(yè)專家為電網(wǎng)故障分析提供海量故障案例，組織訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集合，構(gòu)建故障診斷模型。ANN在智能電網(wǎng)故障分析中的應(yīng)用，首先需要將電網(wǎng)故障信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，實現(xiàn)故障信息數(shù)字量化，并將其逐一輸入到ANN中，通過觀看ANN信息輸出結(jié)果，對輸電線路故障類型、故障發(fā)生點進(jìn)行判斷。

總結(jié)：

綜上所述，大數(shù)據(jù)分析算法是現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)算法實驗研究工作中的一項重要內(nèi)容，但凡借助現(xiàn)代化計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，均能夠從中獲取更深入、更有價值、更智能、更全面的信息，提高對輸電線路故障診斷的準(zhǔn)確性與及時性。

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