谈高压输电线路故障智能分析新途径

摘要：高压输电作为我国电网输电的重要构成部分，承载着我国电能远距离、大规模的输送任务。而线路在进行输电作业时，由于其分布范围较广、环境较为恶劣以及技术要求较高等，因此在线路环节出现故障问题属于一种常态。本文主要从高压输电线路常见的几种故障类型出发，对智能分析新途径办法的发展由来以及几种分析办法进行比较，以期能为高压输电线路故障分析工作提供一份参考资料。

关键词：高压输电;线路故障;分析办法;智能分析

一、前言

高压输电线路属于我国整个电力系统的命脉所在，其运行是否安全稳定在很大程度上关系到我国经济发展与人民生活的提高。特别是近年来，随着我国输电线路建设规模的提高，电容与电流也跟着不断提高，在长时间运行压力下，相关故障的区域与原因就会不断扩大，从而导致全系统过电压，损坏电网设备与影响到系统安全稳定的运行。而为了准确、有效以及迅速的发现故障点，对故障点进行分析排除，为人民生活与经济稳定发展提供最基本的保证，降低由于停电而导致的经济损失，对高压输电线路故障进行分析也就显得异常的有意义。

二、高压输电线路的常见的几种故障类型

1、永久性故障

永久性故障，主要指的是由于导体之间或者对地短路而出现的故障。这种故障产生的原因大都是因为人为因素或者外力而造成。例如台风、施工以及盗窃等导致高压输电线路出现机械性的损害^[1]。一旦发生永久性故障时，重合闸将失去根本的效用。

2、瞬时性故障

瞬时性故障，一般是由于雷电击打等过电压而导致的闪络现象，也有可能由于树枝、冰条等导体短时间造成线路导体或者对地短路^[2]。出现瞬时故障时，并不会出现致命性的绝缘伤害，也可以成功地进行重合闸。

3、绝缘击穿

绝缘击穿，一般是由于输电线老化、软胶、冰雪等原因导致瞬时性过电压闪络现象的出现，从而破坏、污秽线路中某一点的绝缘能力。在一般情况下，低电压状态下不会出现该故障，只有在正常运行的电压中，才会造成绝缘击穿，导致线路导体短路现象的出现^[3]。而重合闸不成功，即使是故障排除后也没有明显的被破坏痕迹。

4、隐性故障

隐性故障，其一般出现在瞬时性闪络或者永久性故障前，一般情况下测试不出来，也很少人专门去测试。从根本上来讲，其并不会阻碍到电力系统的运行工作。其出现的原因主要是由于绝缘性老化，在电压正常的状态下不击穿。

在一般情况下，我们所认为或者划定的高压输电线路故障类型主要是前三者。而根据故障出现的基本形式，还可以把故障类型分为三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路和断相故障等。其中在多回线线路上，还有跨线故障的问题，下表属于短路示意表（如表一）。从相关数据统计来看，对于高压电网来说，短路属于电力系统故障最为常见的一种形式，同时危害也是最大的，而由于单相接地所出现的故障又占有大份额，达到83%左右。

表一、常见的短路示意表

三、高压输电线路故障智能分析

1、高压输电线路故障智能分析

从高压输电线路故障分析的发展历史来看，目前主要由四个阶段构成，即我们常说到的模拟式阶段、单端信号的数字式阶段、双端信号故障定位阶段以及智能式阶段。其中，智能故障分析还可以分为神经网络与专家系统。从目前的发展情况来看，智能故障分析已经逐渐引进小波变换、卡尔曼滤波、模糊理论、概率与统计方法以及模式识别技术等。而随着研究工作的深入，智能故障分析技术在朝着多技术交叉结合运用的历程。例如，神经网络专家系统、模糊神经网络、模糊专家系统等。与此同时，国外部分科学家在经过长时间论证后，提出分布式光纤温度传感器在智能故障分析上的新运用，通俗的讲，就是利用对输电线路的温度进行监测，从其变化情况上对故障原因进行分析。而这种新理论主要是通过智能法把神经网络和专家系统进行交叉使用。

2、高压输电线路故障主要分析办法对比

（1）阻抗法

对于阻抗法来说，其在运用的过程中主要存在两个问题：一是其测量的精确度较低。在进行测量时，其容易受到线路结构不对称、电流互感器误差、故障点过渡电阻、故障类型以及对端负荷阻抗等因素的影响，因此相对适应能力不高。二是其在带串补电容、直流输电、部分同杆双回、T 接等线路中不符合故障分析的要求，在对闪络与高阻接地等故障进行分析时精确度较低，因此只能在结构不复杂的线路上使用。

（2）行波法

对于高压输电线路来说，在一般情况下都会被看成参数均匀分布的电路，再加上存在分布电容与电感，如果线路出现故障时，故障点产生的行波对线路的两端进行有效的传播。而在传输时，线路上的波阻抗、参数等出现变化后行波就会自动折射与反射。从一般情况来讲，行波故障分析方法的精确度与可靠性较高，不容易受到故障电阻、两侧系统以及线路类型的影响。但是其问题还是明显存在的，例如以下四点。一是在分析时，要对暂态行波分量进行提取;二是要准确的识别、标定出现故障线路的反射波;三是要对故障线路初始行波时刻进行标记;四是要分析出波的速度。

（3）信号注入法

对于信号注入法来说，其问题较多，主要有以下几个方面。一是信号注入受到电压互感器的限制;二是在电网中，存在与注入信号频率一致或者接近的信号，容易干扰测量工作。三是容易出现注入信号不连续的现象，破坏信号的主要特征，导致故障分析较为困难。四是分析故障点所需时间过长，容易导致线路自动跳闸现象的出现。

（4）区段定位法

对于区段定位法来说，其不能得到广泛使用的原因主要有：容易受到信号的无故干扰与传播有逐渐衰减的趋势，在故障分析上主要得出一区段的结果，故障的具体点则较为困难;对于小电流接地故障来说，用此办法检测较为困难，因此该方法还不能广泛的使用。

（5）智能法

相对于以上四种办法来说，智能法中的专家系统在故障分析工作时，具有效率高、准确性高、速度快、较为周到以及工作时间长等优势。在实际工作上，环境因素的影响较小，容易对相关数据与信号进行保存。但是从目前的发展情况来看，还存在着两点局限：一是在知识的获取上已经出现“瓶颈困难”;二是在并行推理上，执行能力较低。相对来说，神经网络系统有着较强的自学习性与自适应性，它能够实现分布式的信息存储以及非线性的并行处理，然而神经网络最大的缺点是，其优越功能很难通过硬件实现。

四、结论

综上所述，高压输电线路故障智能分析办法在我国还不能成熟运用，其还需要相关学者与技术科学人员的大力研究，但是从以上对比来看，其优势较为明显，因此未来发展前景较为被看好。

参考文献：

[1]朱长荣.浅谈输电线路在线监测技术[J].中国高新技术企业，2011，（09）.

[2]曹剑锋.高压输电线路故障类型与防范措施分析[J].科技传播，2010，（09）.

[3]张全生.高压输电线路运行故障防治探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011，（8）.