電力輸配電線路運行短路故障自動檢測方法研究

陳鋒 唐琳玲

摘要：經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展離不開電力支持，同時較大的電力需求促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，可見電能的質(zhì)量變得越來越重要。輸配電作為給用戶直接提供電能的環(huán)節(jié)，以串聯(lián)電容的方式補償電抗，優(yōu)化輸配電線路的工作穩(wěn)定性。但隨著城市化進(jìn)程發(fā)展加快，越來越多的建筑、行業(yè)以及其他用戶，對于電能的需求越來越大，為了實現(xiàn)“覆蓋式”供電、合理調(diào)度用電，現(xiàn)階段的電力輸配電線路結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，包含的支路逐漸增多，產(chǎn)生了大量故障問題，其中短路故障最為明顯，大約有10種故障類型。此種情況下的輸配電網(wǎng)運行，需要利用故障檢測方法，排查短路故障問題，但目前的檢測方法對于故障類型的分析較為單一，導(dǎo)致檢測存在極大誤差，給實際維修工作帶來困難的同時，也耗費了寶貴的維修時間，針對這一問題研究全新的電力輸配電線路運行短路故障自動檢測方法。

關(guān)鍵詞：電力;輸配電線路;短路故障;自動檢測

1.配電線路故障自動檢測技術(shù)發(fā)展

新時期對電路故障檢測設(shè)備提出了更高的要求。為了實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，更準(zhǔn)確地定位配電線路故障，有必要加強在線監(jiān)測設(shè)備的合理應(yīng)用，通過優(yōu)化故障指標(biāo)，實現(xiàn)對配電線路運行的全方位監(jiān)測。以往的架空故障指示器和電纜故障測距裝置雖然能夠在運行過程中發(fā)現(xiàn)配電線路的故障問題，但其性能不是很高，無法實現(xiàn)電網(wǎng)故障問題的自動監(jiān)測。目前市場上故障指標(biāo)種類較多，質(zhì)量不一致。另外，實際應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變，會導(dǎo)致故障指示燈短路等問題。這就要求相關(guān)企業(yè)加強對在線監(jiān)測裝置自動化技術(shù)的合理應(yīng)用并進(jìn)一步發(fā)展。在安裝故障指示燈之前，必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電氣試驗。但是，目前中國還沒有出臺相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。如果采用以往的人工檢測方法進(jìn)行檢測，不僅效率低下，而且可能會出現(xiàn)一些錯誤，影響配電線路運行的可靠性。為解決上述問題，云南省電力試驗研究院通過對國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析，從源頭上制定了地方標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了配電線路故障在線監(jiān)測裝置的優(yōu)化，加強了自動檢測技術(shù)在此過程中的有效應(yīng)用。此外，在線監(jiān)測裝置的自動檢測技術(shù)不僅可以保證配電線路的穩(wěn)定運行，還可以實現(xiàn)批量產(chǎn)品測試，不斷提高檢測效率，并根據(jù)故障指示器中的通信協(xié)議和功能性能對相關(guān)裝置進(jìn)行檢測。

2.造成電力輸配電線路運行短路故障的原因

（1）由于輸配電線路運行中的防護(hù)工作開展缺乏有效性，對科學(xué)防護(hù)的重要性認(rèn)知方面存在偏差，使得外力破壞作用下的輸配電線路在實際運行中發(fā)生了短路故障，影響電能輸送效率，輸配電線路運行質(zhì)量、安全性能等方面得到的科學(xué)保障有所減少。（2）在輸電線路較為密集的區(qū)域，因鳥類巢穴的存在及飛行影響線路運行安全性，會導(dǎo)致發(fā)生短路故障，給線路運行水平提升中帶來了制約。（3）自然災(zāi)害的發(fā)生，也會影響輸配電線路運行效果，引發(fā)短路故障問題，尤其是雷雨天氣。當(dāng)輸配電線路運行中受到了雷擊事故的影響，會使絕緣子發(fā)生擊穿或閃絡(luò)問題，造成線路短路故障的出現(xiàn)，降低配電系統(tǒng)運行效率，阻礙著電力建設(shè)事業(yè)的長效發(fā)展。

3.電力輸配電線路運行短路故障自動檢測方法策略

3.1測試環(huán)境準(zhǔn)備

針對研究的檢測方法搭建實驗測試環(huán)境，選擇監(jiān)測終端、智能集中器和后臺主站。選擇的監(jiān)測終端適用于110kV～500kV電壓等級的輸配電線路，當(dāng)輸配電線路運行正常時，可以定時上傳輸配電線路的感應(yīng)電流，通過建立的故障仿真模型分析電流狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生不同類型的短路故障時，監(jiān)測終端通過閃光警示功能和射頻通信功能，為智能集中器提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。智能集中器被安裝在電力桿塔上，接收監(jiān)測終端發(fā)送的實時數(shù)據(jù)后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，上傳到主站。

3.2 AI技術(shù)的應(yīng)用

在無人機(jī)輸電線路巡檢工作中，利用AI技術(shù)對無人機(jī)巡檢線路進(jìn)行合理規(guī)劃，并對采集到的圖像進(jìn)行識別。后臺控制服務(wù)器根據(jù)前端無人機(jī)傳感器和激光器傳輸?shù)膱D像信息進(jìn)行圖像識別和分析，利用AI圖像識別系統(tǒng)對輸電線路圖像進(jìn)行檢測，獲取到關(guān)于區(qū)域輸電線路分布的基本情況，形成較為完整的線路圖。然后計算程序根據(jù)無人機(jī)的負(fù)載能力和續(xù)航能力計算無人機(jī)一次的巡檢距離，得到一個可靠的距離范圍，再根據(jù)輸電線路圖像及分布情況作出無人機(jī)巡檢線路的初步路線規(guī)劃。

3.3加強管理、優(yōu)化檢修工作

部分輸電線路會建立在環(huán)境較為惡劣的荒郊野嶺當(dāng)中，當(dāng)線路和自然環(huán)境接觸時間過長時，便會極易受到自然因素的影響，從而大大提升了配電網(wǎng)絡(luò)運行過程當(dāng)中的設(shè)備壓力。為了避免設(shè)備在運行的過程中出現(xiàn)故障，電力企業(yè)在日常檢修維護(hù)的過程中，要細(xì)化檢查工作內(nèi)容，以最快的速度找出故障的產(chǎn)生位置，采取預(yù)防措施在事故多發(fā)區(qū)域當(dāng)中。目前，一旦線路在運行的過程中出現(xiàn)設(shè)備異常問題，相關(guān)技術(shù)人員便會采用定位技術(shù)進(jìn)行故障探查，同時自動化配網(wǎng)應(yīng)用水平也在不斷提升，從而有效提升我國輸電線路故障問題的排查速度。

3.4定期維護(hù)輸配電線路

制定嚴(yán)格的管理考核制度約束工作人員，要求工作人員定期保養(yǎng)設(shè)備，做好維護(hù)工作，及時排查解決輸配電線路中存在的隱患，如果無法當(dāng)場解決，則須按照事故應(yīng)急預(yù)案處理，消除隱患。輸配電設(shè)備的運維工作，一般以檢修為主，對其維修，盡量減少設(shè)備維修次數(shù)，保證設(shè)備穩(wěn)定運行。如果無法維修，則需借助先進(jìn)的檢測手段，提高工作效率和質(zhì)量。針對雷擊高發(fā)區(qū)，采取有效的電壓保護(hù)措施，完善電壓線路的巡查制度，能夠保證線路安全運行。

3.5控制自然災(zāi)害的維護(hù)措施

運維管理部門需要及時獲取豐富的氣象信息并充分利用，及時開展運行維護(hù)及管理工作，為線路安全運行提供專業(yè)支持。與此同時，應(yīng)充分發(fā)揮高素質(zhì)檢修維護(hù)隊伍的專業(yè)優(yōu)勢，盡量避開雷電多發(fā)區(qū)、樹木較多的區(qū)域等，從而為輸配電線路的穩(wěn)定運行打下基礎(chǔ)。

結(jié)束語

創(chuàng)新檢測方法，利用新的仿真模型細(xì)化了不同類型的短路故障，為特征提取工作提供了可靠的前提條件。但綜合整體設(shè)計來看，新的檢測方法計算步驟和涉及的參數(shù)較多、設(shè)計方法較為復(fù)雜，在實際工作過程中增加了難度，今后可以簡化部分計算步驟，或優(yōu)化仿真模型，減少由于計算可能帶來的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]劉強.淺析電力系統(tǒng)中配電線路檢修技術(shù)[J].中國新通信，2020，22（15）：221.