電力系統(tǒng)配電線路運行故障檢測技術(shù)分析

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)；配電線路安全，運行故障；檢測技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和復雜度的增加，電力系統(tǒng)配電線路的安全運行問題日益顯著。電力系統(tǒng)配電線路在長期運行過程中會受到各種外部因素的影響，包括惡劣天氣、設備老化、人為疏忽等，可能導致線路的故障和事故發(fā)生，嚴重影響電力供應的可靠性和穩(wěn)定性。

一、電力系統(tǒng)配電線路的基礎內(nèi)容

配電線路是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中，架設高壓電纜、安裝低壓電纜以及建設變電站等工程是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，這些設備在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮著各自獨特、重要的作用，共同確保電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，為了保證電力設備的高效運行和安全性，定期的檢測與維護工作勢在必行。在高壓配電線路中，常見的電壓等級包括220 kV、330 kV、500 kV甚至更高，針對不同的輸電距離和負荷需求，選擇合適的電壓等級至關(guān)重要，而高壓電纜的線徑、絕緣材料以及鋪設方式也會直接影響到輸電效率和安全性。低壓電纜將電能從變壓器站傳輸?shù)礁鱾€用戶端，為家庭、企業(yè)和機構(gòu)提供電力支持，在城市建設和工業(yè)發(fā)展中，低壓供電系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色，而根據(jù)不同用戶的用電需求，低壓電纜的敷設設計也應充分考慮負載均衡、線路安全以及日常維護等方面因素。變電站是輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間的橋梁，用于實現(xiàn)不同電壓等級之間的互相轉(zhuǎn)換，而根據(jù)不同的用電負荷需求，變電站通常包括不同容量的變壓器以及配套的開關(guān)設備和保護裝置，根據(jù)電壓等級、供電能力及其在電網(wǎng)中的重要性，變電站主要分為一類變電站、二類變電站、三類變電站和四類變電站四種類型。其中，一類變電站是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵節(jié)點，主要包括交流特高壓站、核電站及大型能源基地（300萬kW及以上）外送的變電站；二類變電站是除一類變電站以外的其他變電站，包括750 kV、500 kV及330 kV的變電站，以及電廠外送變電站（100萬kW及以上、300萬kW以下）和跨省聯(lián)絡220kV變電站；三類變電站是指除二類以外的220 kV變電站，以及電廠外送變電站（30萬kW及以上、100萬kW以下），并且這些變電站如果因主變壓器或母線停運、開關(guān)拒動而引發(fā)五級電網(wǎng)事件時，亦被歸為三類變電站。四類變電站是除一、二、三類變電站以外的35 kV及以上變電站，這類變電站通常負責對工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)及居民區(qū)的供電，解決具體區(qū)域的用電需求。除了以上提及的內(nèi)容，在電力系統(tǒng)配電線路運行故障檢測過程中，還要關(guān)注電力系統(tǒng)的整體規(guī)劃與調(diào)度，電力系統(tǒng)的設計和運行必須考慮到電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性等方面，合理調(diào)節(jié)變壓器的容量和參數(shù)，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的精確掌控，保障用戶的用電需求得到滿足的同時，最大程度地提高電力設備和系統(tǒng)的利用效率。

二、電力系統(tǒng)配電線路運行故障的影響因素

（一）自然環(huán)境影響因素

自然環(huán)境對電力系統(tǒng)配電線路在安全運行方面的影響是不可忽視的，不同的自然環(huán)境條件會對線路造成不同程度的影響。特別在夏季和季風地區(qū)，強烈的暴雨會導致土壤潤濕，加重土壤的重量，使電線桿或電力塔發(fā)生傾斜、倒塌的風險，甚至導致線路設備的絕緣子表面積聚水珠，增加漏電的風險，從而影響線路的安全運行。在寒冷地區(qū)，暴雪是影響電力系統(tǒng)配電線路的重要自然災害，其會導致電線結(jié)冰、絕緣子受損、電力設備過載等問題，增加線路運行中斷的可能性。此外，強風會導致電線桿或電力塔的傾斜、斷裂甚至倒塌，使得配電線路中斷，甚至出現(xiàn)導線交叉、絕緣子斷裂等情況，影響線路的正常運行。在雷雨天氣時，特高壓的高波阻抗會增加雷電直擊桿塔時絕緣閃絡的概率，如果在維護時不做好防雷措施，就可能會出現(xiàn)連鎖性、大規(guī)模的桿塔損壞事故，造成嚴重的輸電線路損壞。由此可見，在電力系統(tǒng)配電線路的維護工作中，防雷是其工作的重要內(nèi)容，在具體的維護工作中要對交流配電線路桿塔建設項目進行重點關(guān)注，不斷提升線路桿塔的絕緣等級，有效降低雷擊避雷線和塔頂引發(fā)反擊閃絡的概率，才能保證線路輸送的安全。

（二）運維管理影響因素

作為電力企業(yè)的核心部分，電力系統(tǒng)配電線路的穩(wěn)定運行直接關(guān)系到社會經(jīng)濟的正常發(fā)展和人民生活的安全，但目前電力企業(yè)的運維管理仍存在諸多不足，這對輸配電以及用電工程線路的安全造成了嚴重影響。傳統(tǒng)的養(yǎng)護技術(shù)往往停留在基本的操作層面，無法及時發(fā)現(xiàn)線路潛在的故障隱患，更無法應對復雜的突發(fā)事件，電力企業(yè)更多是依靠人工巡檢和定期檢修來確保電力系統(tǒng)配電線路的正常運行，這種方式不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)疏漏和錯誤。并且，目前還有部分電力企業(yè)仍停留在“以病治病”的傳統(tǒng)管理模式下，即只有當線路出現(xiàn)故障時才采取補救措施，這種被動式的管理方式容易導致線路安全隱患被忽視，增加了事故發(fā)生的風險。

三、電力系統(tǒng)中配電線路運行故障的檢測技術(shù)

（一）輸配電線路故障隱患診斷與預警系統(tǒng)

輸配電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運行狀況直接關(guān)系到電力供應的可靠性和穩(wěn)定性，但由于輸配電線路長、分布廣，往往受到多種因素的影響，如自然災害、設備老化、人為破壞等，導致線路故障頻發(fā)。為了解決這一問題，我國學者研發(fā)出了輸配電線路故障隱患診斷與預警系統(tǒng)。輸配電線路故障隱患診斷與預警系統(tǒng)是一種針對輸配電線路中潛在故障（電力、接地）進行診斷和預警的設備，這一系統(tǒng)的核心功能在于能夠行波故測，實時監(jiān)測輸配電線路的運行狀態(tài)，通過分析線路中的各項參數(shù)，準確診斷出可能存在的故障隱患，并進行故障定位、故障類型判斷以及預警信息下發(fā)，協(xié)助電力運維人員迅速接到線路故障預警，及時趕赴現(xiàn)場處理，從而有效降低線路故障的發(fā)生率，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。該系統(tǒng)通過安裝在線路上的傳感器，實時采集線路行波等關(guān)鍵參數(shù)，利用先進的算法和模型進行分析處理，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會立即啟動診斷程序，快速定位故障隱患所在，并向運維人員發(fā)送預警信息。輸配電線路故障隱患診斷與預警系統(tǒng)的應用，不僅能夠提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少停電事故的發(fā)生，而且還能降低運維成本，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（二）配電網(wǎng)行波故障預警與定位裝置的組成和功能

配電網(wǎng)行波故障預警與定位裝置，就是配電網(wǎng)架空線路故障精確定位裝置，它是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵組成部分。在實際應用過程中，每套裝置包含3臺設備，每相安裝1臺，這些監(jiān)測設備直接安裝在架空導線上，負責對配電網(wǎng)線路的故障行波信號和故障工頻信號進行高速采集，并利用先進的FPGA技術(shù)，能夠?qū)崟r、高效地捕獲這些關(guān)鍵信號，為后續(xù)的故障定位提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

1．配電自動化主站物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺

配電自動化主站物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺是整個故障定位系統(tǒng)的核心，負責接收并處理來自監(jiān)測設備組的數(shù)據(jù)。平臺內(nèi)部集成了診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用人工智能深度學習算法，對收集到的故障信息進行深入分析，準確判斷故障的類型和位置。一旦發(fā)生故障，診斷系統(tǒng)會立即生成診斷結(jié)果，并通過多種方式通知運維人員，如短信推送或Web客戶端實時更新。

2．客戶端

客戶端一般包括Web客戶端和手機客戶端，可以為用戶提供了直觀、便捷的界面，用于實時查看配電網(wǎng)線路的故障信息和診斷結(jié)果。并且，通過這些客戶端，運維人員還可以迅速了解故障情況，作出及時響應。

3．配電網(wǎng)行波故障預警與定位裝置的特點

配電網(wǎng)行波故障預警與定位裝置的特點在于其高度集成性和智能化，通過將監(jiān)測設備、數(shù)據(jù)處理和診斷系統(tǒng)有機結(jié)合，在提高故障定位精度的同時，也大大提高了運維效率。此外，其無線通信功能確保了數(shù)據(jù)的實時上傳和處理，使得故障能夠得到迅速響應，將故障現(xiàn)場查找和檢修平均耗時一天多，縮短至1小時內(nèi)，尤其適合配網(wǎng)的基層單位使用。

（三）配電線路運行故障自動預警定位技術(shù)

在配電網(wǎng)行波故障預警與定位裝置的基礎上，我國學者研究并推出了DX-WPS100-G203配電線路運行故障自動預警定位技術(shù)，其主要是利用行波測距技術(shù)，檢測到潛在的故障跡象，并提前進行預警，通過通信單元下發(fā)故障點具體位置信息，以便采取適當?shù)拇胧﹣肀苊夤收系陌l(fā)生。配電線路運行故障自動預警定位技術(shù)不僅能夠在故障發(fā)生前提供預警，使運維人員有足夠時間采取措施，避免故障的擴大，還可以基于行波測距技術(shù)原理，能夠檢測故障類型、精確定位故障點，有助于快速恢復電力供應。此外，該技術(shù)可以與現(xiàn)有的配電自動化系統(tǒng)集成，實現(xiàn)自動化監(jiān)測，減少故障對設備的損壞，從而降低維護和修復成本，且在復雜的配電網(wǎng)環(huán)境中也能穩(wěn)定運行，具有較強的適應性。

1．配電線路運行故障自動預警，精確快速的故障偵測者

傳統(tǒng)的故障定位方法往往依賴于用戶投訴或依靠定期巡檢來發(fā)現(xiàn)故障，這種方式既不準確，也不及時，而配電線路運行故障自動預警技術(shù)則是通過捕捉和分析配網(wǎng)中的行波信號，能在毫秒級別內(nèi)精確定位故障點，大大提高故障處理的速度和效率。該技術(shù)的核心在于對行波信號的快速捕獲和分析。當線路發(fā)生故障時，會產(chǎn)生特定的行波信號，裝置通過高性能的傳感器將這些信號進行采集，再利用內(nèi)置的算法對信號進行解析，從而確定故障的具體位置。這一過程不僅迅速，而且準確度高，為后續(xù)的故障處理工作贏得了寶貴時間。

2．一二次融合開關(guān)，電網(wǎng)安全的堅實屏障

一二次融合開關(guān)是現(xiàn)代電網(wǎng)中的重要組成部分，它集成了傳統(tǒng)的一次和二次設備的優(yōu)點，既能實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時監(jiān)控，又具備強大的保護功能。在故障發(fā)生時，一二次融合開關(guān)能夠快速切斷故障電流，防止事故范圍擴大，為電網(wǎng)的安全運行提供了堅實的保護屏障。這種開關(guān)的設計理念是將復雜的二次控制線路與一次開關(guān)設備深度融合，從而實現(xiàn)設備的緊湊化與模塊化，不僅可以簡化安裝和維護的過程，還可以增強設備的穩(wěn)定性和可靠性。同時，通過引入先進的通信技術(shù)，一二次融合開關(guān)還能實時將電網(wǎng)的運行狀態(tài)和故障信息上傳至控制中心，為遠程監(jiān)控和故障診斷提供了可能。此外，通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，電網(wǎng)管理者還可以更加精準地預測和預警潛在的故障風險，實現(xiàn)電網(wǎng)的高效運維。

（四）短路故障的檢修技術(shù)

電力系統(tǒng)配電線路短路故障的檢修技術(shù)是保障電力系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。首先，要提前計算短路的實際電流，選擇適合的電力設備至關(guān)重要。在設計階段，必須考慮設備的額定電壓和線路的額定電壓要一致，確保設備能夠正常工作而不會因電壓過高或過低而損壞，合理選擇合適的電力設備，有效防止短路故障的發(fā)生。并且，在電力系統(tǒng)運行過程中，控制好繼電保護裝置的整定值以及熔體的額定電流也是至關(guān)重要的，合理設置繼電保護裝置的整定值，在短路事件發(fā)生時及時切斷電流，保護設備免受損壞。同時，注意應用快速電斷電保護裝置以確保在短路事件發(fā)生時能夠迅速切斷電流，避免持續(xù)時間過長造成更大的損失。另外，在短路故障的檢修過程中，需要及時定位短路故障點，找出故障原因并加以修復，必要時可以借助專業(yè)的電力測試儀器進行檢測，確保問題得到徹底解決。在檢修過程中要注意安全防護措施，確保操作人員的人身安全。在操作時要斷開相關(guān)電源，并戴上符合標準的防護用具，且需及時恢復電力系統(tǒng)的正常運行，減少停電時間對生產(chǎn)和生活造成的影響。

（五）結(jié)合地區(qū)氣候條件，防治雷擊

在電力系統(tǒng)配電線路維護中，雷擊問題是出現(xiàn)頻率較高的自然災害，為了有效控制由雷擊引起的線路維護問題，需要不斷加強線路建設區(qū)域的氣候分析，結(jié)合當?shù)氐臍夂驐l件制定更加科學的維護措施，才能確保電力的穩(wěn)定輸送，發(fā)揮電力的作用。在具體維護作業(yè)開展中，由于電力系統(tǒng)的防雷絕緣等級設計較高，因而在防雷措施的制定方面應該緊緊圍繞防治雷電繞擊問題展開。而雷電繞擊的主要攻擊位置是配電線路的導線。通過對其空間角度具體的分析發(fā)現(xiàn)，導線和桿塔會形成一個保護角，而保護角角度與雷電繞擊概率有密切的關(guān)系，即角度越大，被擊中的概率越高。由此可見，在防雷工作開展中，應該降低導線保護角的角度。此外，在對電力系統(tǒng)配電線路的雷擊結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)該線路被雷擊之后出現(xiàn)的結(jié)果更多偏向線路跳閘。因此，在對電力系統(tǒng)配電線路的維護作業(yè)中，除了減小保護角之外，對電閘進行保護也是必要的。在電閘維護工作中，可以采取定期檢查和維修的方式實現(xiàn)。在具體的檢查維修作業(yè)中，應該重點對電閘內(nèi)部元件的工作狀態(tài)進行檢測，如果出現(xiàn)工作狀態(tài)異常的現(xiàn)象，應該及時采取相應的處理，防止電閘出現(xiàn)故障。另外，在對電閘進行定期檢修的同時，還需要對記錄雷區(qū)雷擊故障的數(shù)據(jù)集進行分析和統(tǒng)計，以便根據(jù)數(shù)據(jù)信息及時更換零、低值絕緣子更部件，進而降低雷雨天氣對電力系統(tǒng)配電線路的損壞。

結(jié)語

在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，配電線路在電力行業(yè)和電網(wǎng)系統(tǒng)中的作用更加突出，但是其重要作用在提升的同時，故障檢修與維護的難度也在提升。只有不斷改進技術(shù)水平，更新思維觀念，積極利用智能化技術(shù)設備，加強對線路的監(jiān)測和維護，才能確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，為社會提供可靠的電力保障。