配電網(wǎng)架空線路故障檢修技術(shù)分析

［關(guān)鍵詞］配電網(wǎng)；架空線路；故障檢修技術(shù)

［中圖分類號(hào)］TM75 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）10–0025–03

為實(shí)現(xiàn)電力資源穩(wěn)定供應(yīng)，滿足用戶實(shí)際需要，供電企業(yè)需要加強(qiáng)配電網(wǎng)體系管理。架空線路作為配電網(wǎng)體系中的重要組成部分，受各種因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)短路、斷線等問題，進(jìn)而影響供電質(zhì)量。現(xiàn)階段，為提高架空線路運(yùn)行可靠性，需要采用合適的技術(shù)方法，加強(qiáng)架空線路的故障檢修管理，以達(dá)到保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行的目的。

1傳統(tǒng)架空線路故障檢修技術(shù)

在過去很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，架空線路檢修工作主要由專業(yè)檢修人員進(jìn)行，而受架空線路架設(shè)環(huán)境復(fù)雜、專業(yè)檢修人員數(shù)量不足等因素的影響，架空線路故障檢修工作的效果無法得到保障。為解決該問題，將傳感器引入到了配電網(wǎng)架空線路檢修工作中。在實(shí)際工作中，主要依托傳感器采集電力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括電流、電壓、溫度等參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)超出預(yù)定值時(shí)，將發(fā)出警報(bào)以明確架空線路出現(xiàn)故障，為后續(xù)檢修工作的開展提供依據(jù)。盡管上述檢修方式降低了架空線路故障檢修難度，但受配電網(wǎng)體系覆蓋范圍不斷擴(kuò)大及架空線路所處環(huán)境越發(fā)復(fù)雜等因素的影響，傳感器可能無法適應(yīng)復(fù)雜情況下架空線路故障檢測(cè)工作需求。具體來說，受傳感器采樣頻率與精度相對(duì)有限的影響，在實(shí)際的配電網(wǎng)高架線路故障檢測(cè)工作中，傳感器無法實(shí)現(xiàn)架空線路系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化情況的有效監(jiān)測(cè)，這在一定程度上降低了故障檢測(cè)工作的水平。同時(shí)，傳感器應(yīng)用過程中主要依托規(guī)則故障檢測(cè)方法，由于架空線路存在一定復(fù)雜性，在噪聲干擾的影響下，傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不足，這在一定程度上降低了故障檢修工作的可靠性[1]。

2現(xiàn)代化架空線路故障檢修技術(shù)

將現(xiàn)代化故障檢修技術(shù)應(yīng)用于故障檢修工作中，提高故障檢測(cè)工作準(zhǔn)確性，縮短故障點(diǎn)處理工作的耗時(shí)，達(dá)到提高供電服務(wù)質(zhì)量的目的。

2.1紅外線熱成像技術(shù)

考慮到架空線路在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與故障狀態(tài)下的溫度存在明顯差異，因此在開展架空線路故障分析工作時(shí)，可利用紅外線熱成像技術(shù)，收集架空線路的溫度變化情況，然后利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)溫度變化原因進(jìn)行分析，了解架空線路可能出現(xiàn)故障的區(qū)域，便于工作人員及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理[2]。

2.1.1架空線路紅外成像分割

由于配電網(wǎng)架空線路工作環(huán)境較為復(fù)雜，在應(yīng)用紅外線熱成像技術(shù)對(duì)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)加以分析時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)建筑物、樹木等物質(zhì)遮掩線路，增大故障分析難度的情況?，F(xiàn)階段，為了保證故障檢修工作的可靠性，在應(yīng)用紅外線熱成像技術(shù)前，需對(duì)架空線路進(jìn)行成像分割處理，分離圖像的前景與背景，以便達(dá)到提高分析精度的目的。實(shí)際的分析過程中，可采用二維Otsu分割法，開展圖像分割工作。假設(shè)架空線路熱成像規(guī)則為m×n，其中m表示圖像的長(zhǎng)度，n表示圖像的寬度，那么在正常情況下，由于圖像的前景與背景的灰度值存在一定的差異，為實(shí)現(xiàn)圖像故障情況的準(zhǔn)確分析，以圖像平均灰度為閾值分割圖像[3]。圖像平均灰度閾值的計(jì)算方法為：

在實(shí)際的分析過程中，可將原始灰度值低于閾值的區(qū)域劃分為背景，將灰度高于閾值的區(qū)域劃分為前景，以便達(dá)到提取精確熱成像圖像目的。

2.1.2故障檢測(cè)與維修

在利用熱成像法掃描到架空線路溫度信息后，可以正常狀態(tài)下線路溫度為基礎(chǔ)，利用相對(duì)溫差判斷法檢測(cè)線路的運(yùn)行狀態(tài)，并制訂可靠的維修決策。正常狀況下，架空線路的溫差應(yīng)控制在5%的范圍內(nèi)，若實(shí)測(cè)的溫差高于這一數(shù)值，則可結(jié)合高出的數(shù)值，制訂具有針對(duì)性的故障檢修處理策略，實(shí)現(xiàn)架空線路故障的高效檢修。在實(shí)際工作中，可將線路最大相對(duì)溫差處于5%～50%的故障認(rèn)定為一般性故障，通過在30d內(nèi)對(duì)故障線路進(jìn)行更換處理的方式，保證供電安全。若線路最大相對(duì)溫差處于50%～75%，則認(rèn)定該線路存在重大故障，此時(shí)需要在7d內(nèi)對(duì)故障線路進(jìn)行維護(hù)更換處理。若線路的相對(duì)最大溫差在75%～100%，則認(rèn)定輸電線路存在緊急故障，需要工作人員在24h內(nèi)對(duì)故障線路進(jìn)行更換處理[4]。

2.1.3技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

為了解紅外線熱成像技術(shù)在配電網(wǎng)架空線路故障檢修工作中的應(yīng)用效果，文章以某500kV配電網(wǎng)為例，開展了技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐。該配電網(wǎng)共有10條高架線路，線路總長(zhǎng)度為5564.12m。由于該配電網(wǎng)的使用時(shí)間較長(zhǎng)，部分線路存在老化問題，為精準(zhǔn)檢測(cè)該線路存在的運(yùn)行故障，便于對(duì)其進(jìn)行檢修處理，使用兩臺(tái)紅外線掃描儀對(duì)線路進(jìn)行了掃描處理，得到了一千多張架空線路紅外線圖像，具體檢測(cè)結(jié)果見表1。

從表1中可以了解到，紅外線熱成像技術(shù)有著極高的應(yīng)用價(jià)值，可實(shí)現(xiàn)線路故障的高效判定[5]。同時(shí)，將這一方法應(yīng)用于架空線路故障檢修工作中，當(dāng)運(yùn)維次數(shù)達(dá)到210次時(shí)，一致性系數(shù)為0.95gt;0.9，說明紅外線熱像技術(shù)檢測(cè)架空線路故障結(jié)果與實(shí)際情況基本相符。此外，依托這一技術(shù)展開的故障檢修工作中，電網(wǎng)停電耗時(shí)最長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)僅為3.24min，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)人工故障檢修方法，因此，在當(dāng)前的故障檢修工作中，紅外線熱成像技術(shù)有著極高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

2.2自動(dòng)化技術(shù)

配電網(wǎng)架空線路故障診斷工作中，自動(dòng)化技術(shù)有著極高的應(yīng)用價(jià)值。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可有效提高故障診斷工作的精度與速度。具體來說，智能配電網(wǎng)故障檢修體系在工作過程中，可通過傳感器、監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)架空線路運(yùn)行時(shí)電氣參數(shù)變化情況的準(zhǔn)確判定，使得工作人員可在短時(shí)間內(nèi)定位故障點(diǎn)，從而達(dá)到縮短故障診斷時(shí)間，提高故障檢修效率與精度的目的。同時(shí)，智能配電網(wǎng)故障檢修體系在應(yīng)用過程中，可有效降低工作人員的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。具體來說，架空線路故障大多與高電壓、高溫等情況一同出現(xiàn)，若工作人員直接對(duì)其進(jìn)行處理，可能會(huì)對(duì)自身的安全造成威脅。此時(shí)參照智能配電網(wǎng)故障檢修系統(tǒng)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)先分析，可使工作人員在檢修過程中應(yīng)用合適的操作方法，降低檢修工作對(duì)自身安全造成的威脅[6]。

智能配電網(wǎng)故障檢修體系主要包括硬件層、軟件層、服務(wù)層3部分，其中，硬件層主要由智能電表、智能斷路器、保護(hù)設(shè)備、通信設(shè)備等部件共同組成。這些設(shè)備可實(shí)現(xiàn)架空線路運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、處理、傳輸與控制，使得智能配電網(wǎng)故障檢修體系形成一個(gè)完善的實(shí)時(shí)監(jiān)控體系。軟件層主要由管理軟件與控制軟件共同組成，在故障檢修工作中，軟件層可直接實(shí)時(shí)監(jiān)管架空線路電力設(shè)備參數(shù)，并在發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備時(shí)，發(fā)出提醒信號(hào)。服務(wù)層主要由運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)、后臺(tái)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)共同組成，在實(shí)際的架空線路故障檢修工作中，服務(wù)層可在收集各設(shè)備參數(shù)信息的基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等手段，構(gòu)建架空線路運(yùn)轉(zhuǎn)模型，為后續(xù)架空線路運(yùn)轉(zhuǎn)狀況分析、調(diào)度優(yōu)化、故障預(yù)測(cè)等工作的開展提供智能化支持[7]。

2.3無人機(jī)故障檢修

在信息化、現(xiàn)代化時(shí)代背景下，供電公司可將無人機(jī)故障檢修技術(shù)引入架空線路故障檢修工作中，在提高故障檢修效率的同時(shí)，保障故障檢修人員的人身安全。在具體應(yīng)用中，無人機(jī)可依托人工智能、無人機(jī)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航與閃避；借助搭載的激光雷達(dá)、攝像機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)架空線路路線信息的判定，完成架空線路運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的快速分析工作，相較于傳統(tǒng)故障檢修過程中，需要人工自行檢查故障點(diǎn)的情況，這種檢修模式在提高故障檢修工作質(zhì)量及效率的同時(shí)，可有效保障無人機(jī)以及故障檢修人員的人身安全。在應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)的過程中，可結(jié)合當(dāng)?shù)丶芸站€路的路線，設(shè)定無人機(jī)的運(yùn)行路線，然后，依托無人機(jī)的攝像機(jī)，拍攝架空線路的故障點(diǎn)。圖1為某供電公司利用無人機(jī)搭載的攝像頭拍攝的架空線路絕緣子故障。在故障點(diǎn)標(biāo)記后，工作人員可結(jié)合圖像信息，制訂具有針對(duì)性的故障檢修方案，并通過及時(shí)對(duì)其加以處理的方式，保證架空線路的運(yùn)行安全[8]。

3結(jié)束語(yǔ)

為了適應(yīng)社會(huì)高速發(fā)展過程中民眾對(duì)于電力資源依賴性偏高的情況，供電公司結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際情況，開展了配電網(wǎng)完善工作。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，將紅外線熱成像技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、無人機(jī)故障檢修技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)方法，應(yīng)用到配電網(wǎng)架空故障檢修工作中，可在提高架空線路檢修工作安全性的同時(shí)，縮短故障處理工作的耗時(shí)，達(dá)到提高輸電質(zhì)量，滿足用戶需求的目的。