田 和，方 芳

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司陽原縣供電分公司，河北 陽原 075000；2.國網(wǎng)河北省電力有限公司平鄉(xiāng)縣供電分公司，河北 平鄉(xiāng) 054000）

1 故障跳閘治理的重要性

1.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性保障

在現(xiàn)代社會，電力已成為人們生活和工作中不可或缺的資源，而10 kV 配電線路作為電力輸送的重要組成部分，其安全運(yùn)行也備受關(guān)注，對于生產(chǎn)、生活和經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。然而，電力系統(tǒng)面臨著多種故障隱患，例如短路故障、接地故障、過電流等。若這些故障得不到及時有效處理，可能導(dǎo)致線路過載、設(shè)備損壞甚至引發(fā)火災(zāi)和電力事故，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。故障跳閘治理能夠迅速切斷故障點(diǎn)，隔離故障區(qū)域，保障正常供電區(qū)域的穩(wěn)定供電。及時進(jìn)行故障跳閘處理，有助于消除潛在的故障風(fēng)險，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這對于保障用戶的用電需求，防止電力系統(tǒng)的連鎖故障，確保電力供應(yīng)的連續(xù)性，具有非常重要的意義。

1.2 設(shè)備保護(hù)與損失降低

電力系統(tǒng)中的設(shè)備保護(hù)是防止設(shè)備過載和損壞的重要手段。當(dāng)故障發(fā)生時，如果能夠及時跳閘切斷電路，將故障隔離在設(shè)備之外，可以有效防止設(shè)備過載和損壞。否則，故障電流會導(dǎo)致設(shè)備過載，甚至損壞設(shè)備，給電力系統(tǒng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和維修成本。在電力系統(tǒng)中，許多設(shè)備都配備了保護(hù)裝置，如保護(hù)繼電器、熔斷器等。這些保護(hù)裝置在故障跳閘治理中起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)故障發(fā)生時，保護(hù)裝置會迅速感知并啟動跳閘操作，及時切斷電路，保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行。通過合理配置和運(yùn)用保護(hù)裝置，可以最大程度地降低設(shè)備損失，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 安全保障與事故防范

電力系統(tǒng)故障如不及時處理，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。例如，電力線路的短路故障可能引發(fā)火災(zāi)，影響周圍居民和企業(yè)的安全；設(shè)備過載可能造成設(shè)備爆炸，危及工作人員的生命安全。因此，對于電力系統(tǒng)中的故障，必須高度重視，及時進(jìn)行故障跳閘治理。故障跳閘治理是電力系統(tǒng)安全保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對故障的快速定位和跳閘處理，可以有效預(yù)防電力事故的發(fā)生，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這對于維護(hù)社會的公共安全和穩(wěn)定秩序，具有重要意義。

2 10 kV 配電線路故障識別與定位技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)故障識別與定位方法

電流電壓方法。電流電壓方法是傳統(tǒng)故障識別與定位中最常用的一種技術(shù)。它通過對電力系統(tǒng)的電流和電壓波形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和分析，根據(jù)波形的變化來判斷故障類型，如短路、過電流等，并根據(jù)故障點(diǎn)的電壓幅值和相位差來定位故障位置。在正常情況下，電流和電壓的波形是穩(wěn)定的正弦波。一旦發(fā)生故障，波形會發(fā)生明顯的變化，例如電流波形會出現(xiàn)異常的峰值和非正常的形狀。根據(jù)波形的變化特征，可以初步判斷故障的類型，比如短路會導(dǎo)致電流急劇增大。然后，根據(jù)故障點(diǎn)的電壓幅值和相位差，結(jié)合電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步定位故障位置。

頻率掃描法。頻率掃描法是另一種常用的傳統(tǒng)故障識別與定位技術(shù)。它利用電力系統(tǒng)中的諧波特性，通過改變電力系統(tǒng)的工作頻率，測量電壓和電流的響應(yīng)，根據(jù)頻率響應(yīng)曲線來識別故障類型和定位故障位置。頻率掃描法需要在電力系統(tǒng)中加入掃頻信號，通過觀察電壓和電流的響應(yīng)譜圖，可以區(qū)分出不同類型的故障。例如，短路故障會導(dǎo)致諧波成分的增加，而接地故障則會導(dǎo)致諧波成分的減少。根據(jù)諧波響應(yīng)曲線的特點(diǎn)，可以確定故障的類型，并進(jìn)一步定位故障位置。

時差法。時差法是一種基于傳播速度差異的故障定位技術(shù)。它利用電流和電壓在不同測量點(diǎn)的傳播速度不同的特點(diǎn)，通過測量時差來定位故障位置。時差法需要在電力系統(tǒng)中設(shè)置多個測量點(diǎn)，通過對比電流和電壓信號的到達(dá)時間差，可以計算出故障點(diǎn)與各個測量點(diǎn)之間的距離。通過多個測量點(diǎn)的時差信息，可以得到多個故障點(diǎn)到測量點(diǎn)的距離，從而進(jìn)一步定位故障位置。

傳統(tǒng)故障識別與定位方法具有一定的優(yōu)勢和局限性。優(yōu)勢在于這些方法較為簡單直觀，不需要過多的計算和數(shù)據(jù)處理，適用于一些基礎(chǔ)設(shè)施相對簡單的電力系統(tǒng)。而且，這些方法已經(jīng)在實(shí)際運(yùn)行中得到了廣泛應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。然而，傳統(tǒng)方法的局限性也不可忽視。首先，傳統(tǒng)方法的準(zhǔn)確度受限于測量儀表和傳感器的精度，測量誤差可能導(dǎo)致診斷結(jié)果不準(zhǔn)確。其次，傳統(tǒng)方法依賴于故障特征庫的建立，對于新型故障或復(fù)雜故障的識別可能不夠準(zhǔn)確。此外，傳統(tǒng)方法對于復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)環(huán)境和非線性特性的處理能力較弱。

2.2 基于智能算法的故障識別與定位技術(shù)

基于智能算法的故障識別與定位技術(shù)是近年來在電力系統(tǒng)故障跳閘治理領(lǐng)域備受關(guān)注的研究方向。智能算法利用人工智能和計算機(jī)科學(xué)的方法，通過學(xué)習(xí)和優(yōu)化來提高故障識別和定位的準(zhǔn)確度和效率。以下將介紹幾種常見的基于智能算法的故障識別與定位技術(shù)。

2.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦神經(jīng)元連接和學(xué)習(xí)過程的計算模型。在故障識別與定位中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，構(gòu)建復(fù)雜的非線性映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)故障的分類和定位。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)，對于復(fù)雜的電力系統(tǒng)故障具有較好的適應(yīng)性。它可以從大量的歷史數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)故障模式和特征，從而實(shí)現(xiàn)對不同類型故障的識別。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可以進(jìn)行分布式處理，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的故障定位，從而提高系統(tǒng)的魯棒性和可靠性。

2.2.2 支持向量機(jī)

支持向量機(jī)是一種常用于分類和回歸問題的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。在故障識別與定位中，支持向量機(jī)可以利用支持向量分類器來進(jìn)行故障分類和定位，可以較好地處理高維度、非線性的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)。支持向量機(jī)具有較好的泛化能力，可以避免過擬合問題，對于小樣本的故障數(shù)據(jù)也能得到較好的識別效果。它可以通過核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維空間，從而實(shí)現(xiàn)對非線性數(shù)據(jù)的分類和定位。

2.2.3 遺傳算法

遺傳算法是一種模擬生物進(jìn)化過程的優(yōu)化算法。在故障識別與定位中，遺傳算法可以通過優(yōu)勝劣汰的方式優(yōu)化故障識別和定位模型，提高診斷精度。遺傳算法可以針對故障識別與定位問題進(jìn)行優(yōu)化搜索，尋找最優(yōu)解。它通過基因編碼和遺傳操作來不斷迭代，逐步優(yōu)化模型的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對故障的準(zhǔn)確識別與定位。

2.2.4 優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

基于智能算法的故障識別與定位技術(shù)具有許多優(yōu)勢。首先，智能算法可以克服傳統(tǒng)方法中對特定模式和特征的依賴，能夠?qū)W習(xí)和捕捉更為復(fù)雜的故障模式。其次，智能算法能夠處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)，并能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)環(huán)境。此外，智能算法可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和優(yōu)化，可以不斷改進(jìn)和優(yōu)化模型，提高診斷精度。然而，基于智能算法的故障識別與定位技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，智能算法需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)不足或者不具有代表性，可能導(dǎo)致模型過擬合或者欠擬合。其次，智能算法的計算復(fù)雜度較高，對計算資源和算法優(yōu)化要求較高。此外，智能算法在處理非線性和復(fù)雜問題時，可能需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。

2.3 綜合應(yīng)用方法的發(fā)展與應(yīng)用前景

為了進(jìn)一步提高故障識別與定位的精度和可靠性，近年來越來越多的研究開始探索綜合應(yīng)用多種方法的方式。綜合應(yīng)用方法將傳統(tǒng)方法和智能算法相結(jié)合，充分利用各種方法的優(yōu)勢，提高故障識別與定位的綜合性能。例如，可以采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行快速的故障初步判斷和定位，然后利用智能算法對結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和驗(yàn)證。也可以將多種傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合的故障識別與定位模型，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。綜合應(yīng)用方法的發(fā)展有望進(jìn)一步提高故障識別與定位的準(zhǔn)確性和效率，適應(yīng)復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)環(huán)境。未來，隨著科技的不斷進(jìn)步和理論的不斷發(fā)展，綜合應(yīng)用方法在電力系統(tǒng)故障跳閘治理中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

3 10 kV 配電線路故障跳閘治理方法

3.1 自動故障跳閘方法

自動故障跳閘方法是一種常見且重要的故障跳閘治理方法。在自動故障跳閘方法中，電力系統(tǒng)配備了各類保護(hù)裝置和自動開關(guān)設(shè)備。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置會迅速感知故障信號，并根據(jù)預(yù)設(shè)的保護(hù)動作條件啟動相應(yīng)的自動開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障跳閘操作。自動故障跳閘方法具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。一旦故障發(fā)生，保護(hù)裝置能夠在毫秒級的時間內(nèi)作出響應(yīng)，并啟動自動開關(guān)進(jìn)行故障跳閘，實(shí)現(xiàn)對故障的及時隔離。這對于防止故障擴(kuò)大、減少設(shè)備損失和保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

3.2 手動故障跳閘方法

手動故障跳閘方法是一種較為傳統(tǒng)的故障跳閘治理方法。在手動故障跳閘方法中，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，需要人工介入，通過手動操作來切斷故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障跳閘。手動故障跳閘方法通常應(yīng)用于一些小規(guī)模的電力系統(tǒng)，或者在特殊情況下，如自動故障跳閘裝置故障或通信故障時的備用控制手段。雖然手動故障跳閘方法需要人工介入，時間較自動故障跳閘方法稍慢，但在一些場景下仍然是有效的故障跳閘治理手段。

3.3 遠(yuǎn)動故障跳閘方法

遠(yuǎn)動故障跳閘方法是一種利用遠(yuǎn)動通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障跳閘的方法。在遠(yuǎn)動故障跳閘方法中，電力系統(tǒng)配備了遠(yuǎn)動終端和通信裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置通過通信裝置將故障信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)動終端，再由遠(yuǎn)動終端向相應(yīng)的自動開關(guān)發(fā)送信號，實(shí)現(xiàn)故障跳閘操作。遠(yuǎn)動故障跳閘方法克服了手動故障跳閘的時間延遲和自動故障跳閘的部署成本較高的問題。它能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)故障的快速跳閘，并且具有一定的遠(yuǎn)程控制能力，可以適應(yīng)一些復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)環(huán)境。

3.4 選擇合適的故障跳閘方法

在實(shí)際應(yīng)用中，選擇合適的故障跳閘方法需要綜合考慮多種因素。自動故障跳閘方法適用于大規(guī)模電力系統(tǒng)，它能夠快速響應(yīng)故障，并保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。手動故障跳閘方法適用于小規(guī)模電力系統(tǒng)或作為備用控制手段，需要有專業(yè)操作人員進(jìn)行指揮。遠(yuǎn)動故障跳閘方法適用于一些復(fù)雜環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，減少人工干預(yù)。

4 優(yōu)化10 kV 配電線路故障跳閘治理策略

4.1 多級故障跳閘策略

多級故障跳閘策略是指在電力系統(tǒng)中設(shè)置多個故障跳閘點(diǎn)，通過分級的故障跳閘操作，實(shí)現(xiàn)對故障的迅速隔離和恢復(fù)。多級故障跳閘策略可以減少故障對電力系統(tǒng)的影響范圍，提高故障處理的精確度和效率。在多級故障跳閘策略中，可以設(shè)置多個故障跳閘點(diǎn)，并根據(jù)電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和負(fù)荷分布，合理規(guī)劃故障跳閘的優(yōu)先級和順序。當(dāng)發(fā)生故障時，首先對距離故障點(diǎn)較近的線路進(jìn)行跳閘，隔離故障區(qū)域；然后根據(jù)電力系統(tǒng)的負(fù)荷需求，恢復(fù)供電，實(shí)現(xiàn)對故障的最小影響。

4.2 智能故障跳閘策略

智能故障跳閘策略是指利用智能算法和人工智能技術(shù)，優(yōu)化故障跳閘決策的過程，實(shí)現(xiàn)故障跳閘的智能化和自適應(yīng)性。智能故障跳閘策略可以根據(jù)實(shí)時的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，快速判斷故障類型和定位故障位置，實(shí)現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)處理。在智能故障跳閘策略中，可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能算法，建立故障識別和定位模型，實(shí)現(xiàn)對不同類型故障的自動識別和定位。同時，可以結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)荷情況，優(yōu)化故障跳閘的決策，最大程度減少故障對電力系統(tǒng)的影響。

4.3 智能故障診斷與預(yù)測策略

智能故障診斷與預(yù)測策略是指利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對電力系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和分析，實(shí)現(xiàn)對故障的診斷和預(yù)測。智能故障診斷與預(yù)測策略可以提前發(fā)現(xiàn)潛在故障隱患，優(yōu)化故障跳閘決策，提高故障處理的精確度和效率。在智能故障診斷與預(yù)測策略中，可以建立故障預(yù)測模型，根據(jù)電力系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測可能出現(xiàn)的故障類型和概率。同時，可以利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律和異常模式，實(shí)現(xiàn)對故障隱患的快速識別和預(yù)警。

5 結(jié)論

綜上所述，優(yōu)化10 kV 配電線路故障跳閘治理策略在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面具有重要意義。通過合理選擇故障識別與定位技術(shù)、跳閘方法和優(yōu)化策略，可以提高故障處理的精確度和效率，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定供電。然而，隨著科技的不斷進(jìn)步，未來可能還有更多先進(jìn)的技術(shù)和方法應(yīng)用于10 kV 配電線路故障跳閘治理，促進(jìn)電力系統(tǒng)治理領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。