李曉清，李志博，路瑤，施祝平，弓建軍

（國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司邯鄲供電分公司，河北邯鄲 056035）

眾所周知，我國(guó)的區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)用的高壓輸電線路具有錯(cuò)綜復(fù)雜、種類繁多、輸電距離過長(zhǎng)等特點(diǎn)，而一旦線路產(chǎn)生故障，如果不能精確地提供故障所處位置，那么尋線人員的工作效率將會(huì)大幅度的降低且影響他人財(cái)產(chǎn)安全的可能性會(huì)提高。因此，如何在線路發(fā)送故障時(shí)迅速地對(duì)區(qū)域電網(wǎng)高壓輸電線路發(fā)生故障后的故障位置進(jìn)行勘測(cè)是該文需要研究的重要課題[1-2]。

隨著我國(guó)建設(shè)領(lǐng)域的高速發(fā)展，我國(guó)的公路建設(shè)也迅速提高了發(fā)展進(jìn)程，省道、國(guó)道、高速公路之間彼此縱橫交錯(cuò)，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[3-4]。同樣，建設(shè)領(lǐng)域的進(jìn)步也為電力輸送等事項(xiàng)提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的輸電線路的結(jié)構(gòu)建設(shè)和維修普遍都采取了腳手架搭架與終端運(yùn)輸?shù)姆绞?，這種方式不但效率低下，還存在著成本過高的問題，而該文應(yīng)用的移動(dòng)式跨越架就是在這種形勢(shì)下產(chǎn)生的新產(chǎn)品。

綜上所述，該文基于移動(dòng)跨越架研究了一種新的輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)，通過提取故障特征，分析故障信息，實(shí)現(xiàn)故障快速排除。

1 基于移動(dòng)跨越架的輸電線路運(yùn)行故障特征提取

作業(yè)裝置往往以強(qiáng)度與剛性為前提，通過不斷改良來使結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單，布置更加合理。作業(yè)裝置主要的安裝位置在汽車的底盤上，它機(jī)動(dòng)靈活，在作業(yè)時(shí)需要實(shí)現(xiàn)橫跨四車道，即作業(yè)裝置全伸時(shí)跨度達(dá)到18 m，作業(yè)裝置距地高度達(dá)到6 m，因?yàn)橹挥袧M足上述跨度與高度要求才能不影響道路車輛的正常行駛[5-6]。移動(dòng)跨越架作業(yè)裝置如圖1 所示。

圖1 移動(dòng)跨越架作業(yè)裝置

為了實(shí)現(xiàn)一跨線纜施工的需要，作業(yè)裝置在工作時(shí)的橫向展開寬度需要達(dá)到8 m，同時(shí)其承載力需要能夠應(yīng)對(duì)2 t 的瞬間沖擊載荷，只有這樣才能保證施工安全。作業(yè)裝置的操縱要方便、齊全、可靠，這能夠有效防止誤操作和潛在不安全因素的出現(xiàn)，另外，還需要強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)合理，保證作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、可靠性，在滿足變形條件下，應(yīng)用輕量化設(shè)計(jì)理念，合理地進(jìn)行液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證控制系統(tǒng)的可靠性[7-8]。

在應(yīng)用移動(dòng)跨越架的線路監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)運(yùn)行故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要將輸電線路的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，然后通過相關(guān)計(jì)算法對(duì)數(shù)據(jù)的合并結(jié)果進(jìn)行篩選，得到輸電線路的可能故障特征因子，并對(duì)這些可能故障特征因子進(jìn)行提取，提取的流程如圖2 所示。

圖2 故障因子提取流程

根據(jù)圖2 可知，具體提取過程如下：

在輸電線路發(fā)生故障時(shí)，移動(dòng)跨越架可以先對(duì)輸電線的故障出現(xiàn)區(qū)域進(jìn)行局部鎖定，該局部區(qū)域的鎖定取決于輸電線路相關(guān)數(shù)據(jù)的合并結(jié)果所產(chǎn)生的波動(dòng)性。在通過移動(dòng)跨越架對(duì)輸電線路進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，輸電線路相關(guān)數(shù)據(jù)的合并結(jié)果所產(chǎn)生的波動(dòng)性結(jié)果往往是趨于穩(wěn)定狀態(tài)的，因此，只有在輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)，合并結(jié)果的波動(dòng)性才會(huì)發(fā)生改變，而移動(dòng)跨越架則會(huì)根據(jù)其波動(dòng)性進(jìn)行篩選并提取相對(duì)應(yīng)的故障特征因子[9-10]。

1）當(dāng)應(yīng)用移動(dòng)跨越架對(duì)輸電線路的合并結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其波動(dòng)性為橫向波時(shí)，說明此時(shí)輸電線路發(fā)生故障的可能原因與電氣量有關(guān)，輸電線路的電氣量主要包括電壓、電流、功率三大部分，其中與電壓相關(guān)的波動(dòng)性范圍為100～500 Hz，與電流相關(guān)的波動(dòng)性為500～1 000 Hz，與功率相關(guān)的波動(dòng)性為1 000～5 000 Hz[11-12]。

2）當(dāng)應(yīng)用移動(dòng)跨越架對(duì)輸電線路的合并結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其波動(dòng)性為縱向波時(shí)，說明此時(shí)輸電線路發(fā)生故障的可能原因與開關(guān)量有關(guān)，輸電線路的開關(guān)量主要包括與線路關(guān)聯(lián)的斷路器、阻斷輸電線路開關(guān)等，因此當(dāng)輸電線路的開關(guān)量發(fā)生故障時(shí)，往往與斷路器現(xiàn)狀與阻斷輸電線路開關(guān)狀態(tài)有關(guān)，而在這兩種狀態(tài)下所產(chǎn)生的縱向波也存在著一定的差異性。

綜上所述，該文在應(yīng)用移動(dòng)跨越架技術(shù)對(duì)輸電線路運(yùn)行故障特征提取時(shí)，首先需要應(yīng)用移動(dòng)跨越架來對(duì)輸電線路的合并結(jié)果所產(chǎn)生的波動(dòng)性進(jìn)行檢測(cè)，若為橫向波，則說明此時(shí)的輸電線路運(yùn)行故障出現(xiàn)的局部范圍在電氣量中，在確定好局部提取范圍后，即可通過其橫向波動(dòng)性來提取相關(guān)的故障特征，若檢測(cè)為縱向波動(dòng)形式，便可從開關(guān)量進(jìn)行入手，根據(jù)縱向波的差異性來提取相應(yīng)的故障特征，方便接下來的排除操作。

2 基于移動(dòng)跨越架的輸電線路運(yùn)行故障快速排除

為了達(dá)到作業(yè)裝置距地高度6 m，移動(dòng)跨越架采用上下兩層折疊式臂架結(jié)構(gòu)，下層臂架為單節(jié)臂架，上層臂架采用四節(jié)順序伸縮的臂架，上層臂架全伸時(shí)跨度達(dá)到18 m；為滿足臂架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性的要求，臂架截面采用四邊形截面；為能夠承載2 t 的瞬間沖擊載荷，上層伸縮臂架尾部通過下臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、副車架等結(jié)構(gòu)與底盤連接，伸縮臂架頭部通過可伸縮的支撐臂架支承于地面，同時(shí)臂架材料選用BS700高強(qiáng)度材質(zhì)，充分保證臂架能夠承受2 t 的瞬間沖擊載荷。上層伸縮臂是整個(gè)作業(yè)裝置中最重要的受力部件，在方案設(shè)計(jì)階段采用理論計(jì)算來確定伸縮臂能否滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求[13-14]。

根據(jù)提取出的故障特征，在該過程中，所應(yīng)用的移動(dòng)跨越架涉及到了一個(gè)新的技術(shù)為主機(jī)和從機(jī)之間的相互配合技術(shù)，其中該文獲取的網(wǎng)絡(luò)矩陣圖是從機(jī)經(jīng)過特征提取計(jì)算獲得的，而高級(jí)網(wǎng)絡(luò)矩陣圖則是主機(jī)在接收到從機(jī)的網(wǎng)絡(luò)矩陣圖后經(jīng)過深度計(jì)算獲得的，二者之間通過大量的節(jié)點(diǎn)（S）與分支線（L）進(jìn)行連接，保證二者之間的相互配合，觀察圖3可知，具體操作步驟如下：

圖3 基于移動(dòng)跨越架的輸電線路運(yùn)行故障快速排除

1）定位計(jì)算Agent。根據(jù)故障線路所產(chǎn)生的波動(dòng)性來判別有故障發(fā)生的輸電線路的故障類型以及精確的故障位置。

2）波形分析Agent。通過對(duì)波動(dòng)性的分析來確定出現(xiàn)的輸電線路運(yùn)行故障與電氣量和開關(guān)量之間的關(guān)系。

3）參數(shù)測(cè)試Agent。在確定好輸電線路運(yùn)行故障與電氣量和開關(guān)量之間的關(guān)系后，需要分別觀測(cè)橫向波動(dòng)的頻率參數(shù)和縱向波差異性參數(shù)來進(jìn)一步確定輸電線路的具體運(yùn)行故障原因。

4）向量圖分析Agent。在確定好輸電線路的具體運(yùn)行故障原因后，需要通過從機(jī)的網(wǎng)絡(luò)矩陣和主機(jī)的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)矩陣來繪制相對(duì)應(yīng)的向量圖并對(duì)其進(jìn)行分析。

5）虛擬保護(hù)Agent。根據(jù)向量圖的分析結(jié)果來虛擬重現(xiàn)輸電線路出現(xiàn)運(yùn)行故障的具體過程，并嘗試采取不同的解決方案來解決這些運(yùn)行故障問題。

6）安全分析Agent。對(duì)有針對(duì)性的解決方案進(jìn)行安全評(píng)估，可作為相應(yīng)解決方案的先決條件之一。

7）輔助決策Agent。若在上述安全分析中發(fā)現(xiàn)解決方案具有唯一性和不可避免的危險(xiǎn)性產(chǎn)生，則需要提出相對(duì)應(yīng)的輔助決策來保證解決方案的正常實(shí)施。

8）案例分析Agent。對(duì)當(dāng)前案例與歷史案例進(jìn)行總結(jié)與分析，增強(qiáng)以后針對(duì)該案例的應(yīng)急性與保障性[15-16]。

由于文中所應(yīng)用的移動(dòng)跨越架主從機(jī)技術(shù)仍處于開發(fā)階段，因此在應(yīng)用該技術(shù)對(duì)輸電線路運(yùn)行故障進(jìn)行排除時(shí)需要考慮到二者之間的連接與處理問題，文中根據(jù)該類技術(shù)特性總結(jié)出了可能出現(xiàn)的問題：當(dāng)分支線（L）發(fā)生短路故障以后，主從機(jī)的采樣監(jiān)測(cè)Agent 可能也會(huì)有故障發(fā)生，針對(duì)該類情況需要啟動(dòng)協(xié)調(diào)監(jiān)測(cè)Agent 來喚醒檢測(cè)Agent，保證主從機(jī)的短期正常運(yùn)行與工作，然后再派相關(guān)維修人員來進(jìn)行分支線的故障維修?；贏gent 的故障維修結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 基于Agent的故障維修結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)分支線（L）發(fā)生短路故障以后，主從機(jī)采樣檢測(cè)Agent 的部分Agent 排除結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)暫停工作的現(xiàn)象，而一旦采樣檢測(cè)Agent 的部分Agent 排除結(jié)構(gòu)暫停工作時(shí)間過長(zhǎng)，則有可能造成采樣檢測(cè)Agent的整體運(yùn)行癱瘓，因此文中在設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)監(jiān)測(cè)Agent 的同時(shí)還設(shè)置了相對(duì)應(yīng)的備用監(jiān)測(cè)Agent，該Agent 與采樣監(jiān)測(cè)Agent 相比，雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是在分支線（L）發(fā)生短路故障以后仍可以保證采樣監(jiān)測(cè)Agent 正常工作一段時(shí)間，同時(shí)也為維修爭(zhēng)取了更加充分的時(shí)間。

3 實(shí)驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證文中提出的基于移動(dòng)跨越架的輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)的有效性，與傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)，如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)，選用文中提出的基于移動(dòng)跨越架的輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)、傳統(tǒng)的基于Agent 輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)、基于信息分析的輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

得到的監(jiān)控時(shí)延實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5 所示。

圖5 監(jiān)控時(shí)延實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上圖可知，文中提出的基于移動(dòng)跨越架的輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控，監(jiān)控耗時(shí)短、監(jiān)控時(shí)延低。

故障快速排除準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6 所示。

圖6 故障快速排除準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖6 可知，文中方法的故障快速排除準(zhǔn)確率高于傳統(tǒng)方法，由于文中方法具有很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)采集能力，能夠快速采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)特征，根據(jù)波形圖特點(diǎn)，提高快速排除準(zhǔn)確率。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中提出的新的輸電線路運(yùn)行故障快速排除技術(shù)與傳統(tǒng)的快速排除技術(shù)相比，監(jiān)控時(shí)間較短，速度較快，故障遠(yuǎn)程監(jiān)控誤差率較低，該技術(shù)的提出為解決當(dāng)前運(yùn)行故障診斷提供了一種有效的解決方案，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，并且其發(fā)展空間巨大，在多個(gè)領(lǐng)域有著不斷發(fā)展的潛力。