配電線路在線故障識(shí)別與診斷策略探討

張濤

摘要：近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使人們對(duì)電力的需求日益增加，我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行壓力也在不斷增長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：配電線路;線路故障;識(shí)別方法;診斷方法

配電線路具有連接發(fā)電廠和終端用戶的作用，是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重要部分，由于外界因素的干擾，配電線路經(jīng)常發(fā)生故障，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其故障的識(shí)別，并采取科學(xué)的方法予以解決。本文就配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法進(jìn)行了研究分析。

一、配電線路在線故障的識(shí)別

1、配電系統(tǒng)中的高阻故障

高阻故障主要是指架空線路出現(xiàn)斷裂時(shí)，與高阻抗的地面發(fā)生接觸，或者是正常運(yùn)行的架空線路與周圍的物體發(fā)生接觸，從而引發(fā)了高阻故障。例如：周圍的建筑物以及離架空較近的樹木在表面上存在一些短路。又如：一些碎石、瀝青以及沙礫等物體的表面，由于受到閃電和雷擊的影響，這就容易發(fā)生高阻的故障。高阻故障的電流水平比一般的直接短路接地的故障電流的水平低，這就使得高阻故障不能夠使用傳統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù)方法檢測(cè)出來(lái)。

2、配電系統(tǒng)中的間歇性故障

間歇性故障主要是指在線路發(fā)生的間歇性進(jìn)行放電，與此同時(shí)伴隨著弧光等情況，并且具有瞬時(shí)性和重復(fù)性的特點(diǎn)。在間歇性故障中，兩次連續(xù)故障的間隔時(shí)間可能會(huì)從幾秒擴(kuò)展到幾天，而且間歇性故障表現(xiàn)出一定的隨意性。在發(fā)生間歇性故障的時(shí)候，要進(jìn)行查明故障的原因，并且要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

二、配電線路在線故障的診斷方法

2.1監(jiān)測(cè)定位法

采用監(jiān)測(cè)定位法可以對(duì)配電線路中經(jīng)常出現(xiàn)故障的地點(diǎn)或重要的地方進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和檢查，從而確保故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和處理，方便維修人員對(duì)配電線路的維修和保護(hù)。這種方法主要是對(duì)配電線路中的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)生故障，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)立刻發(fā)出警報(bào)，以使配電線路得到最快的維修，并在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2智能定位法

智能定位法對(duì)配電線路在線故障的診斷是以故障投訴信息作為基礎(chǔ)，再對(duì)其進(jìn)行深入的分析和研究，進(jìn)而確定配電線路中故障發(fā)生的具體位置。所謂智能就是通過(guò)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法與SVM法相結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)兩種方法的綜合運(yùn)用，該方法適用于線性可分的數(shù)據(jù)。

2.3被動(dòng)定位法

被動(dòng)定位法又分為三個(gè)小方法，即阻抗法、區(qū)段查找法和行波法。區(qū)段查找法是對(duì)一定區(qū)域內(nèi)各條線路的用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以便在故障發(fā)生時(shí)能夠盡快診斷出故障發(fā)生的具體位置，從而避免維修人員進(jìn)行盲目的搜索，同時(shí)提高配電故障的維修效率。

三、故障檢測(cè)方法以及基于HHT方法的故障檢測(cè)系統(tǒng)

3.1故障檢測(cè)方法

當(dāng)控制中心收到停電故障報(bào)告之后，通常做法是操作人員根據(jù)收集到的現(xiàn)有故障信息估計(jì)故障點(diǎn)，然后派人維修。但是有時(shí)候故障點(diǎn)并不能夠提供關(guān)于故障的全部信息，例如由于小動(dòng)物飛躍帶來(lái)的短路故障會(huì)由其他動(dòng)物將小動(dòng)物的尸體叼走。因此沿著線路查找故障費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而利用配電線路故障識(shí)別檢測(cè)方法將算法、信號(hào)處理和數(shù)學(xué)理論運(yùn)用到故障檢測(cè)之中，主要有以下幾種不同的故障識(shí)別方法。

（1）利用故障發(fā)生時(shí)刻電流幅值和電壓幅值。故障發(fā)生之后，三相電壓和三相電流的幅值會(huì)有明顯變化，因此這種方法比較適用于阻抗較低的情況。但是如果發(fā)生的故障是高阻故障時(shí)，基于電流和電壓幅值的方法往往會(huì)失去作用。在此基礎(chǔ)之上的改進(jìn)方法譬如繼電保護(hù)算法重點(diǎn)檢測(cè)發(fā)生故障期間三相電流的非平衡特性，以此為判別標(biāo)準(zhǔn)。

（2）利用故障時(shí)刻的低頻和高頻信息。信號(hào)檢測(cè)和處理技術(shù)的發(fā)展使得很多的基于低次諧波的低次頻譜分析的方法大量發(fā)展起來(lái)。例如已經(jīng)提出的以負(fù)序電流為基礎(chǔ)的針對(duì)高阻故障的檢測(cè)算法，該算法利用對(duì)稱性準(zhǔn)則和系統(tǒng)故障平衡原理，對(duì)基波和低次奇諧波統(tǒng)計(jì)之后利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行分析，得出平衡度和之前數(shù)據(jù)對(duì)比，以此為依據(jù)來(lái)識(shí)別配電線路故障。另外的一些與特定閾值進(jìn)行比較的方法或者高阻隨意性算法均是以此為基礎(chǔ)。

（3）卡爾曼濾波和模式識(shí)別類方法。利用微處理器來(lái)區(qū)分故障操作和正常操作。該方法的操作第一步為諸如脈沖信號(hào)，第二步為檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)比較不同狀態(tài)下不同響應(yīng)的模式來(lái)進(jìn)行判別故障類型和故障狀態(tài)。另外的思路是利用卡爾曼濾波估計(jì)基波和諧波的成分隨時(shí)間的變化情況。

（4）基于小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。利用小波的多尺度特性提取每一相的頻帶能量，取最大值和預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較。這種基于小波變換的方法對(duì)于系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求較高，而且閾值的設(shè)定是人為主觀判斷，不同系統(tǒng)會(huì)受到不同設(shè)定值的影響。在小波變換的基礎(chǔ)之上，濾除了諧波和非周期成分之后，提取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練所需要的樣本，構(gòu)建出小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

3.2基于HHT方法的配電故障檢測(cè)系統(tǒng)

HHT變換故障診斷系統(tǒng)的第一步是進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，重點(diǎn)放在檢測(cè)并提取和故障相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)信號(hào)，包含信號(hào)測(cè)取、信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集。這三步的嚴(yán)格執(zhí)行保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。第二步是進(jìn)行特征提取。利用HHT變換進(jìn)行分析，信號(hào)進(jìn)入待檢狀態(tài)。之后是狀態(tài)識(shí)別步驟。數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)在這里可以發(fā)揮重要作用。在有效的檔案庫(kù)中處于待檢模式的信號(hào)與基準(zhǔn)模式進(jìn)行對(duì)比，判斷設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。最后的步驟是進(jìn)行預(yù)報(bào)決策。這一步驟還包含故障的查明，分析故障產(chǎn)生的原因，作出相應(yīng)的補(bǔ)救和調(diào)整策略，并且利用本次處理的結(jié)果更新數(shù)據(jù)庫(kù)，便于整個(gè)HHT故障診斷識(shí)別系統(tǒng)的建立和完善。

結(jié)束語(yǔ)

配電線路聯(lián)系著千家萬(wàn)戶的用電安全，關(guān)系到國(guó)家電力企業(yè)的發(fā)展，采用科學(xué)恰當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)配電線路中的在線故障進(jìn)行有效的識(shí)別、診斷，并對(duì)這些故障進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的處理，能夠?yàn)榕潆娤到y(tǒng)安全可靠的運(yùn)行提供有力的保障，實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)在未來(lái)良好的發(fā)展追求。

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