談高壓輸電線路故障智能分析新途徑

摘要：高壓輸電作為我國電網輸電的重要構成部分，承載著我國電能遠距離、大規模的輸送任務。而線路在進行輸電作業時，由于其分布范圍較廣、環境較為惡劣以及技術要求較高等，因此在線路環節出現故障問題屬于一種常態。本文主要從高壓輸電線路常見的幾種故障類型出發，對智能分析新途徑辦法的發展由來以及幾種分析辦法進行比較，以期能為高壓輸電線路故障分析工作提供一份參考資料。

關鍵詞：高壓輸電;線路故障;分析辦法;智能分析

一、前言

高壓輸電線路屬于我國整個電力系統的命脈所在，其運行是否安全穩定在很大程度上關系到我國經濟發展與人民生活的提高。特別是近年來，隨著我國輸電線路建設規模的提高，電容與電流也跟著不斷提高，在長時間運行壓力下，相關故障的區域與原因就會不斷擴大，從而導致全系統過電壓，損壞電網設備與影響到系統安全穩定的運行。而為了準確、有效以及迅速的發現故障點，對故障點進行分析排除，為人民生活與經濟穩定發展提供最基本的保證，降低由于停電而導致的經濟損失，對高壓輸電線路故障進行分析也就顯得異常的有意義。

二、高壓輸電線路的常見的幾種故障類型

1、永久性故障

永久性故障，主要指的是由于導體之間或者對地短路而出現的故障。這種故障產生的原因大都是因為人為因素或者外力而造成。例如臺風、施工以及盜竊等導致高壓輸電線路出現機械性的損害^[1]。一旦發生永久性故障時，重合閘將失去根本的效用。

2、瞬時性故障

瞬時性故障，一般是由于雷電擊打等過電壓而導致的閃絡現象，也有可能由于樹枝、冰條等導體短時間造成線路導體或者對地短路^[2]。出現瞬時故障時，并不會出現致命性的絕緣傷害，也可以成功地進行重合閘。

3、絕緣擊穿

絕緣擊穿，一般是由于輸電線老化、軟膠、冰雪等原因導致瞬時性過電壓閃絡現象的出現，從而破壞、污穢線路中某一點的絕緣能力。在一般情況下，低電壓狀態下不會出現該故障，只有在正常運行的電壓中，才會造成絕緣擊穿，導致線路導體短路現象的出現^[3]。而重合閘不成功，即使是故障排除后也沒有明顯的被破壞痕跡。

4、隱性故障

隱性故障，其一般出現在瞬時性閃絡或者永久性故障前，一般情況下測試不出來，也很少人專門去測試。從根本上來講，其并不會阻礙到電力系統的運行工作。其出現的原因主要是由于絕緣性老化，在電壓正常的狀態下不擊穿。

在一般情況下，我們所認為或者劃定的高壓輸電線路故障類型主要是前三者。而根據故障出現的基本形式，還可以把故障類型分為三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路和斷相故障等。其中在多回線線路上，還有跨線故障的問題，下表屬于短路示意表（如表一）。從相關數據統計來看，對于高壓電網來說，短路屬于電力系統故障最為常見的一種形式，同時危害也是最大的，而由于單相接地所出現的故障又占有大份額，達到83%左右。

表一、常見的短路示意表

三、高壓輸電線路故障智能分析

1、高壓輸電線路故障智能分析

從高壓輸電線路故障分析的發展歷史來看，目前主要由四個階段構成，即我們常說到的模擬式階段、單端信號的數字式階段、雙端信號故障定位階段以及智能式階段。其中，智能故障分析還可以分為神經網絡與專家系統。從目前的發展情況來看，智能故障分析已經逐漸引進小波變換、卡爾曼濾波、模糊理論、概率與統計方法以及模式識別技術等。而隨著研究工作的深入，智能故障分析技術在朝著多技術交叉結合運用的歷程。例如，神經網絡專家系統、模糊神經網絡、模糊專家系統等。與此同時，國外部分科學家在經過長時間論證后，提出分布式光纖溫度傳感器在智能故障分析上的新運用，通俗的講，就是利用對輸電線路的溫度進行監測，從其變化情況上對故障原因進行分析。而這種新理論主要是通過智能法把神經網絡和專家系統進行交叉使用。

2、高壓輸電線路故障主要分析辦法對比

（1）阻抗法

對于阻抗法來說，其在運用的過程中主要存在兩個問題：一是其測量的精確度較低。在進行測量時，其容易受到線路結構不對稱、電流互感器誤差、故障點過渡電阻、故障類型以及對端負荷阻抗等因素的影響，因此相對適應能力不高。二是其在帶串補電容、直流輸電、部分同桿雙回、T 接等線路中不符合故障分析的要求，在對閃絡與高阻接地等故障進行分析時精確度較低，因此只能在結構不復雜的線路上使用。

（2）行波法

對于高壓輸電線路來說，在一般情況下都會被看成參數均勻分布的電路，再加上存在分布電容與電感，如果線路出現故障時，故障點產生的行波對線路的兩端進行有效的傳播。而在傳輸時，線路上的波阻抗、參數等出現變化后行波就會自動折射與反射。從一般情況來講，行波故障分析方法的精確度與可靠性較高，不容易受到故障電阻、兩側系統以及線路類型的影響。但是其問題還是明顯存在的，例如以下四點。一是在分析時，要對暫態行波分量進行提取;二是要準確的識別、標定出現故障線路的反射波;三是要對故障線路初始行波時刻進行標記;四是要分析出波的速度。

（3）信號注入法

對于信號注入法來說，其問題較多，主要有以下幾個方面。一是信號注入受到電壓互感器的限制;二是在電網中，存在與注入信號頻率一致或者接近的信號，容易干擾測量工作。三是容易出現注入信號不連續的現象，破壞信號的主要特征，導致故障分析較為困難。四是分析故障點所需時間過長，容易導致線路自動跳閘現象的出現。

（4）區段定位法

對于區段定位法來說，其不能得到廣泛使用的原因主要有：容易受到信號的無故干擾與傳播有逐漸衰減的趨勢，在故障分析上主要得出一區段的結果，故障的具體點則較為困難;對于小電流接地故障來說，用此辦法檢測較為困難，因此該方法還不能廣泛的使用。

（5）智能法

相對于以上四種辦法來說，智能法中的專家系統在故障分析工作時，具有效率高、準確性高、速度快、較為周到以及工作時間長等優勢。在實際工作上，環境因素的影響較小，容易對相關數據與信號進行保存。但是從目前的發展情況來看，還存在著兩點局限：一是在知識的獲取上已經出現“瓶頸困難”;二是在并行推理上，執行能力較低。相對來說，神經網絡系統有著較強的自學習性與自適應性，它能夠實現分布式的信息存儲以及非線性的并行處理，然而神經網絡最大的缺點是，其優越功能很難通過硬件實現。

四、結論

綜上所述，高壓輸電線路故障智能分析辦法在我國還不能成熟運用，其還需要相關學者與技術科學人員的大力研究，但是從以上對比來看，其優勢較為明顯，因此未來發展前景較為被看好。

參考文獻：

[1]朱長榮.淺談輸電線路在線監測技術[J].中國高新技術企業，2011，（09）.

[2]曹劍鋒.高壓輸電線路故障類型與防范措施分析[J].科技傳播，2010，（09）.

[3]張全生.高壓輸電線路運行故障防治探討[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2011，（8）.