電力系統(tǒng)中配電線路運(yùn)行故障檢測(cè)技術(shù)

馬建強(qiáng) 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司朔州市平魯區(qū)供電公司

一、配電線路產(chǎn)生線路故障的原因

（一）線路短路故障

在配電線路的正常工作中會(huì)出現(xiàn)短路問(wèn)題，在部分因素的影響下，使線路本身存在短路隱患。首先是天氣因素影響，比如夏天的雷雨暴風(fēng)天氣在嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)線路造成影響，使線路出現(xiàn)斷裂和短接，或者是在雷電影響下會(huì)使線路中的電流過(guò)大，對(duì)絕緣材料等造成損毀。此外，如果電路長(zhǎng)期暴露在一些粉塵和極端環(huán)境下，都會(huì)使線路容易出現(xiàn)短路情況；導(dǎo)線之間的距離不合理以及周圍環(huán)境中有腐蝕性物品時(shí)，也會(huì)給線路造成安全隱患，危害配電線路本身的安全性能，造成短路故障。

（二）變壓器故障

變壓器在配電線路中的主要功能是轉(zhuǎn)化電壓至配電電壓和隔離配電設(shè)備，因此變壓器的性能好壞直接影響配電線路整體的安全和穩(wěn)定。當(dāng)變壓器處于非正常的超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，會(huì)使電路中的電流熱效應(yīng)過(guò)大，最終溫度升高熔斷電路，造成變壓器失效問(wèn)題。

（三）接地線路故障

單相接地是常見的配電線路故障形式，這種故障主要是由于在配電線路中的電線斷裂后接觸金屬物體或是地面而造成的。配電線路的單向接地會(huì)出現(xiàn)在樹木和植物較多、周圍自然環(huán)境復(fù)雜的情況下，線路本身受到植物影響，就會(huì)造成單相接地故障。這種故障會(huì)使配電線路中的火線和地線相接，配電線路成為負(fù)載回路，回路中的線路電阻小，電流較正常情況下也隨之?dāng)U大，會(huì)產(chǎn)生一定的安全問(wèn)題。

這種問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因有兩方面：①配電線路在初期安裝過(guò)程中沒(méi)有固定好，致使在出現(xiàn)外界的影響時(shí)，線路會(huì)直接接觸外接設(shè)備和地面。②配電線路在建設(shè)時(shí)沒(méi)有考慮到周邊環(huán)境的影響。

二、配電線路故障搶修的危險(xiǎn)點(diǎn)

配電線路在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種故障，導(dǎo)致不能將電力資源輸送到用電用戶生活中。為了保障配電線路的正常運(yùn)行，電力公司就要經(jīng)常對(duì)配電線路出現(xiàn)的故障進(jìn)行搶修。配電線路故障搶修存在諸多危險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行維修與搶修的過(guò)程中，所存在潛在因素威脅著電力維修人員與電力設(shè)備的安全性，一旦不加以預(yù)防與控制，很有可能造成不可挽回的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，在對(duì)配電線路出現(xiàn)的故障檢查并進(jìn)行搶修的過(guò)程中要準(zhǔn)確確定危險(xiǎn)點(diǎn)的位置，并采取有效的措施進(jìn)行排除。配電線路危險(xiǎn)點(diǎn)形成的主要因素有以下幾點(diǎn)：（1）自然因素。我國(guó)配電線路通常是暴露在室外，不具備任何保護(hù)措施，在面對(duì)惡劣的自然環(huán)境考驗(yàn)的情況下，經(jīng)常會(huì)在大風(fēng)、大雨、暴雪等天氣條件下發(fā)生的故障，因這類因素所發(fā)生的故障在搶修的過(guò)程中出現(xiàn)的危險(xiǎn)事件占總危險(xiǎn)事件的30%。（2）人為因素。人為因素就是在配電線路出現(xiàn)故障進(jìn)行搶修的過(guò)程中，部分電力維修人員沒(méi)有控制好供電設(shè)備之間存在的距離，或者沒(méi)有嚴(yán)格遵循搶救制度，在搶救的過(guò)程中沒(méi)有按照要求的使用絕緣工具。其次，部分電力維修工人在故障搶修過(guò)程中，僅僅憑借以往的工作經(jīng)驗(yàn)盲目的進(jìn)行操作，忽視故障搶修中的安全細(xì)節(jié)，誘發(fā)安全事故事件。因人為因素所有發(fā)生危險(xiǎn)事件占總事件比重70%。（3）搶修過(guò)程中可能出現(xiàn)的二次傷害因素。山體滑坡的發(fā)生也影響配電線路的正常運(yùn)行，無(wú)法將電力資源正常配送到用電區(qū)域。車輛發(fā)生的撞擊事故之后，電桿與線路因撞擊產(chǎn)生破損，也會(huì)影響配電線路的正常運(yùn)行，通常情況下，遇到這類故障就要采取更換電桿、電纜的方式進(jìn)行的維修。同時(shí)，在烈日炎炎的酷暑，寒風(fēng)瑟瑟的嚴(yán)冬，電力維修人員在進(jìn)行搶修工作過(guò)程中很有可能因天氣原因出現(xiàn)中暑或凍傷的情況，從而導(dǎo)致未向事故的發(fā)生。

三、配電線路運(yùn)行故障常見的檢測(cè)技術(shù)

（一）故障位置的定位方法

對(duì)于電力配電線路來(lái)說(shuō)，一般敷設(shè)在地下，當(dāng)發(fā)生故障之后，進(jìn)行定位與維修需要花費(fèi)的時(shí)間非常久，整體的工作任務(wù)量很大。為此，做好配電線路故障位置的定位分析工作十分必要，有利于減少維修故障所用的時(shí)間，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，很多地區(qū)的供電局進(jìn)行配電線路故障定位的時(shí)候，均運(yùn)用了配電線路故障儀設(shè)備。一般而言，單芯的電力配電線路波阻抗Z大概是。配電線路故障儀設(shè)備主要運(yùn)用了脈沖法進(jìn)行測(cè)定。將型號(hào)的配電線路故障儀設(shè)備作為例子，其結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 電力線路故障儀設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合圖1可知，在開關(guān)K處于脈沖的位置情況下，此時(shí)，低壓脈沖發(fā)生器裝置會(huì)輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)，并且處于待測(cè)配電線路和輸入電路之間，在此過(guò)程當(dāng)中，脈沖測(cè)試波形會(huì)借助相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理電路呈現(xiàn)到屏幕的上面，與此同時(shí)，還能夠呈現(xiàn)出配電線路的介質(zhì)、傳播的速度、采樣頻率以及故障點(diǎn)的距離等不同方面的構(gòu)成部分。如果開關(guān)K處于閃絡(luò)的位置情況下，此時(shí)，有關(guān)高壓測(cè)試系統(tǒng)會(huì)為待測(cè)配電線路供應(yīng)高壓，讓其故障點(diǎn)出現(xiàn)閃絡(luò)放電的現(xiàn)象。而該儀器設(shè)備以后的工作環(huán)節(jié)則和低脈沖測(cè)定的過(guò)程一致。通常情況下，當(dāng)運(yùn)用了相關(guān)配電線路故障儀設(shè)備測(cè)定出具體的故障點(diǎn)至測(cè)試端的距離以后，應(yīng)該順著已知埋設(shè)的配電線路具體走向情況，處于測(cè)定距離的范圍當(dāng)中，需要借助定點(diǎn)儀設(shè)備完成精準(zhǔn)定點(diǎn)的任務(wù)[1]。

（二）線路圖像異常點(diǎn)位置

為了找到傳輸線圖像中的離群值，有必要從圖像中提取高分辨率信息。目標(biāo)檢測(cè)必須首先獲取用于描述目標(biāo)以表示其他目標(biāo)的屬性。為了區(qū)分目標(biāo)，每個(gè)類別的特征必須完全不同，表達(dá)特征的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)于目標(biāo)檢測(cè)非常重要。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以從輸入圖像中提取特征，在網(wǎng)絡(luò)的不同級(jí)別獲得的特性是不同的。淺層特征往往是對(duì)象的表面信息，深層特征往往是對(duì)象的語(yǔ)義信息。因此，需要充分利用淺層的表觀信息和深層的語(yǔ)義信息，主要包括高分辨率特征提取和高分辨率特征信息融合。高分辨率特征提取的網(wǎng)絡(luò)僅獲得不同級(jí)別的功能，而不會(huì)融合不同級(jí)別的信息。僅依靠從高到低的融合組合來(lái)限制更多，因此需要將目標(biāo)探測(cè)器的性能提高[2]。

（三）基于TensorFlow采集輸電線路圖像

TensorFlow是一個(gè)擁有多種資源的學(xué)習(xí)平臺(tái)，在該平臺(tái)中，有很多網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)施，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)圖層的采集，因此可以基于TensorFlow采集輸電線路圖像。為了實(shí)現(xiàn)跨省和跨地區(qū)的電能遠(yuǎn)距離傳輸，電網(wǎng)通常使用超高壓來(lái)傳輸電能。隨著電壓水平的不斷提高，考慮到安全因素，塔架和傳輸線的高度也會(huì)增加，并且?guī)缀醪豢赡苁褂闷胀ㄏ鄼C(jī)在近距離獲得傳輸線的數(shù)字圖像。因此，該系統(tǒng)使用固定在塔上的攝像頭，并與太陽(yáng)能電池板，電池等配合使用，以構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)程在線監(jiān)視系統(tǒng)，以獲取傳輸線圖像。

該采集系統(tǒng)由攝像頭，太陽(yáng)能電池板，固定在塔架上的電池組成，采集的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，可以在客戶端實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)下載檢測(cè)。因此，需要專注于如何通過(guò)使用數(shù)字圖像處理技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)從圖像數(shù)據(jù)中獲取目標(biāo)相關(guān)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)識(shí)別和檢測(cè)功能。室外環(huán)境的巨大變化會(huì)使所收集圖像的背景復(fù)雜化。因此，在不同的天氣和地區(qū)收集的傳輸線圖像不同。在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪聲干擾，導(dǎo)致圖像模糊失真和質(zhì)量差。通過(guò)分析和收集傳輸線，總結(jié)傳輸線圖像的特征[3]。

（四）紅外成像儀測(cè)溫法

輸電線路在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致設(shè)備銹蝕和腐蝕情況的發(fā)生，可促進(jìn)節(jié)點(diǎn)電流值的提升，影響紅外熱像儀的正常工作，無(wú)法滿足在線測(cè)溫的相關(guān)需求，對(duì)線路的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。所以這就需要技術(shù)人員能夠從熱狀態(tài)出發(fā)，對(duì)輸電線路進(jìn)行檢測(cè)和處理，及時(shí)解決線路質(zhì)量問(wèn)題。在監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中，電磁干擾情況時(shí)有發(fā)生，通過(guò)在線檢測(cè)技術(shù)，提高在線檢測(cè)效率和準(zhǔn)確度，提高輸電線路的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)可縮減維修費(fèi)用。

（五）超聲波檢測(cè)法

技術(shù)人員在應(yīng)用超聲波檢測(cè)法的過(guò)程中，必須從實(shí)際情況出發(fā)做好信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以保障數(shù)字信號(hào)和轉(zhuǎn)換聲信號(hào)的科學(xué)性。此過(guò)程中，管理人員必須及時(shí)對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理，確保線路可形成反射波，促進(jìn)檢修質(zhì)量的提升。在超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，雖然該技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是衰減性也比較強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度的降低，對(duì)最終的檢修效果產(chǎn)生影響，所以在實(shí)際應(yīng)用中要充分結(jié)合實(shí)際需求做好該方法的合理應(yīng)用。

四、電力配電線路故障檢修處理

（一）線路常規(guī)檢修

對(duì)于配電線路的正常維護(hù)和檢修，需要長(zhǎng)期、按時(shí)、按要求地進(jìn)行，使電力系統(tǒng)的配電線路能夠提高自身的運(yùn)行效率，發(fā)現(xiàn)安全故障，并針對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題采取線路維護(hù)檢修措施，關(guān)注故障的發(fā)現(xiàn)和排查過(guò)程，對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，采取分類管理的方式，能有效提升常規(guī)檢查的效率[4]。

（二）建立配電線路安全管理系統(tǒng)

建立系統(tǒng)性的配電線路管理模式。首先需要建設(shè)一支能力水平高的技術(shù)人才隊(duì)伍，能夠有效解決配電線路的故障，提高技術(shù)人員的安全責(zé)任心和業(yè)務(wù)能力，必要時(shí)設(shè)置獎(jiǎng)懲機(jī)制，推進(jìn)配電線路的工作順利進(jìn)行。同時(shí)建立配電線路的安全預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)反饋配電線路運(yùn)行中的安全故障，為技術(shù)人員維護(hù)提供依據(jù)，提高電力配電系統(tǒng)的故障解決效率[5]。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于出現(xiàn)的配電線路故障，能夠保證其得到安全有效的解決，同時(shí)使用新興的技術(shù)手段來(lái)提升配電線路的安全性和管理實(shí)效性，推動(dòng)配電線路安全穩(wěn)定地運(yùn)行。