蔡 希

（智方設(shè)計(jì)股份有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

在電力行業(yè)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程加快的大背景下，35 kV 及以下輸電線路對(duì)城市和農(nóng)村電網(wǎng)至關(guān)重要。然而，自然環(huán)境變化、生物侵?jǐn)_以及設(shè)施磨損等多種因素導(dǎo)致電力傳輸線路頻繁故障，影響供電穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)增加了電網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)的難度。因此，深入研究35 kV 及以下輸電線路的故障檢測(cè)和智能維護(hù)技術(shù)至關(guān)重要。通過先進(jìn)的傳感器技術(shù)、高效的數(shù)據(jù)采集與處理方法以及智能故障診斷機(jī)制，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確捕捉可能出現(xiàn)問題的初期跡象，為維護(hù)工作提供精確的決策支持。這不僅有助于減少故障發(fā)生，提高電網(wǎng)可靠性和穩(wěn)定性，還能降低維護(hù)成本，提升電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益。深化研究35 kV 及以下輸電線路的故障檢測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)電力系統(tǒng)向智能化、高效化發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

1 輸電線路故障檢測(cè)技術(shù)概述

1.1 35 kV 及以下輸電線路的故障類型與特征

在電力系統(tǒng)中，35 kV 及以下輸電線路扮演著至關(guān)重要的角色，然而這些線路常常需要應(yīng)對(duì)各種各樣的故障情況。短路故障是其中最常見的，通常是由于線路中兩相或多相之間產(chǎn)生短接，導(dǎo)致電流異常升高，可能損壞設(shè)備或造成電網(wǎng)中斷。接地故障則通常是由線路或設(shè)備絕緣材料的破損導(dǎo)致電流非正常地流向地面，可能對(duì)設(shè)備造成損壞并引發(fā)電擊事故。此外，線路材料的疲勞或外界因素可能導(dǎo)致斷線，中斷電路，影響電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和供電可靠性。擊穿是絕緣故障的典型表現(xiàn)，可能由設(shè)備老化或過電壓等因素引發(fā)，會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)絕緣能力下降，對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成負(fù)面影響。因此，對(duì)35 kV 及以下輸電線路的故障進(jìn)行迅速且準(zhǔn)確的識(shí)別與處理，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

1.2 傳統(tǒng)故障檢測(cè)方法與技術(shù)

定期的人工巡檢通過對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行視覺和聽覺的細(xì)致審查，能夠發(fā)現(xiàn)潛在的異?，F(xiàn)象。然而受人力資源、時(shí)間及環(huán)境等條件的限制，難以實(shí)現(xiàn)全面且及時(shí)的監(jiān)測(cè)。絕緣電阻和絕緣耐壓測(cè)試有助于評(píng)估設(shè)備的絕緣性能，但通常需要在斷電環(huán)境下執(zhí)行，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。電力系統(tǒng)的過電流、過載及短路等故障主要依靠保護(hù)裝置來預(yù)防和修復(fù)，然而這些設(shè)備在系統(tǒng)發(fā)生故障后才能發(fā)揮作用，無法提前警報(bào)或準(zhǔn)確定位故障地點(diǎn)[1]。由于現(xiàn)行電網(wǎng)管理需要更高的準(zhǔn)確度和效率，傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)無法滿足快速進(jìn)展的電網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)需求，不能確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

1.3 智能化故障檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

近年來，隨著傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，35 kV 及以下輸電線路的智能化故障檢測(cè)技術(shù)備受關(guān)注。通過在關(guān)鍵位置部署電流、電壓及溫度等傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控電路運(yùn)行狀態(tài)并收集相關(guān)數(shù)據(jù)。隨后，利用尖端數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理。通過融合故障診斷算法與模型，能夠迅速且精確地進(jìn)行線路故障的識(shí)別與定位。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)故障的智能監(jiān)控和處理，不僅提高了故障識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，還節(jié)省了人力成本，增強(qiáng)了電網(wǎng)的安全性和可靠性。

2 35 kV 及以下輸電線路的故障檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 傳感器與監(jiān)測(cè)設(shè)備

在35 kV 及以下輸電線路的故障檢測(cè)中，傳感器與監(jiān)測(cè)設(shè)備扮演著至關(guān)重要的角色。電流監(jiān)測(cè)依賴電流傳感器的精確測(cè)量，能夠敏感地檢測(cè)電流變化，以便快速診斷短路和過載故障。電壓傳感器則致力于實(shí)時(shí)監(jiān)控電路的電壓狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地故障或設(shè)備擊穿等異常現(xiàn)象。溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)追蹤設(shè)備溫度的變化，及時(shí)識(shí)別過熱風(fēng)險(xiǎn)。通過選用適宜的傳感器品種與數(shù)量，并在關(guān)鍵位置妥善安置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路各項(xiàng)指標(biāo)的即時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)收集，為故障診斷提供所需的數(shù)據(jù)支持，具體如表1 所示。傳感器數(shù)據(jù)由監(jiān)測(cè)裝備采集、加工及保存，包括數(shù)據(jù)采集裝置、監(jiān)控終端等，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、分析并傳輸數(shù)據(jù)，為故障檢測(cè)提供技術(shù)支持[2]。

表1 傳感器類型及其相關(guān)內(nèi)容

2.2 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)

在35 kV 及以下輸電線路的故障監(jiān)測(cè)中，數(shù)據(jù)收集與處理技術(shù)發(fā)揮著核心作用。首先，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取電流、電壓、溫度等多項(xiàng)關(guān)鍵運(yùn)行指標(biāo)。電力傳輸線路的狀況監(jiān)控和異常診斷依賴于這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其次，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與整理，然后利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。數(shù)據(jù)處理包括清洗、特征提取以及模式識(shí)別等多個(gè)環(huán)節(jié)。其中，數(shù)據(jù)清洗旨在消除雜質(zhì)與異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)品質(zhì)的可信度；特征提取是為了提取代表性的線路狀態(tài)變化特征，對(duì)于大量數(shù)據(jù)分析至關(guān)重要；通過對(duì)特征的分析，模式識(shí)別技術(shù)能夠識(shí)別出線路的異常狀況和可能的故障模式。最后，利用數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建故障診斷模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障的自動(dòng)識(shí)別與精確定位。融合多項(xiàng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)將提升電網(wǎng)線路監(jiān)控的準(zhǔn)確性與操作效率，為故障檢測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)，從而確保電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

改進(jìn)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)鞏固了智能輸電線路故障檢測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ)。技術(shù)革新促使線路運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與處理朝著智能化和效率化的方向發(fā)展。精確的數(shù)據(jù)處理和分析能力可以及時(shí)偵測(cè)線路異常，助力工作人員早期發(fā)現(xiàn)和處理線路問題，進(jìn)而顯著提高電網(wǎng)的安全和可靠水平。

2.3 故障診斷算法與模型

在35 kV 及以下輸電線路發(fā)生故障的情況下，開發(fā)故障識(shí)別與診斷算法模型具有重要意義。研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，深入分析大量線路運(yùn)行數(shù)據(jù)，成功訓(xùn)練出一種能夠獨(dú)立執(zhí)行故障識(shí)別和定位任務(wù)的模型。這些模型融合了數(shù)據(jù)特征、模式識(shí)別以及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，可以智能化地分析線路運(yùn)行狀態(tài)。通過挖掘歷史數(shù)據(jù)，這些模型能夠掌握識(shí)別各類故障的技巧，并根據(jù)預(yù)設(shè)的故障標(biāo)識(shí)自主檢測(cè)異常狀況。實(shí)時(shí)的電流和電壓監(jiān)控結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能夠精確識(shí)別短路和過載等潛在故障。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可以更精確地識(shí)別復(fù)雜故障模式[3]。持續(xù)改進(jìn)和精細(xì)調(diào)校使得這些算法模型在故障識(shí)別準(zhǔn)確性與效率方面都有了顯著提升。它們能夠快速響應(yīng)并高效解決輸電線路故障，從而保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

受益于大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能的迅猛發(fā)展，故障診斷算法及其模型的研究不斷取得突破。未來，通過運(yùn)用深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行故障檢測(cè)，以提高故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，結(jié)合故障診斷模型和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障的及時(shí)反映和預(yù)測(cè)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。

3 輸電線路智能化維護(hù)技術(shù)研究

3.1 基于大數(shù)據(jù)分析的智能維護(hù)技術(shù)

智能維護(hù)技術(shù)作為一種新興方法，依賴于大數(shù)據(jù)分析。該技術(shù)能夠深入分析電力傳輸線路的大量運(yùn)行數(shù)據(jù)，捕捉和預(yù)測(cè)潛在的故障模式和異常行為。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備運(yùn)行情況，執(zhí)行預(yù)見性維修策略，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，從而提前進(jìn)行維護(hù)，降低故障導(dǎo)致的損害和停電危險(xiǎn)。智能維護(hù)技術(shù)有效提高了維護(hù)工作的效率和精確性，顯著延長(zhǎng)了設(shè)備壽命，降低了維護(hù)成本，保障了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。借助大數(shù)據(jù)分析，在輸電線路領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景，這項(xiàng)技術(shù)將構(gòu)筑起電網(wǎng)安全和可靠性的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能維護(hù)技術(shù)

智能物聯(lián)網(wǎng)維護(hù)系統(tǒng)利用傳感器與通信技術(shù)，完成了對(duì)輸電線路的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。傳感器被布置在關(guān)鍵位置，實(shí)時(shí)搜集線路設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心利用數(shù)據(jù)處理與分析手段，對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行即時(shí)監(jiān)管與評(píng)估，并具備預(yù)測(cè)設(shè)備未來運(yùn)行趨勢(shì)的能力。若設(shè)備出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將迅速激活警報(bào)系統(tǒng)，執(zhí)行必要的維修工作，并通過遠(yuǎn)程控制排除故障。智能維護(hù)技術(shù)能夠顯著提高作業(yè)效率，降低人力資源成本，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并規(guī)避潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，有效預(yù)防故障事故的發(fā)生，從而大幅提升輸電線路的可靠性與安全性。

3.3 基于人工智能技術(shù)的智能維護(hù)技術(shù)

運(yùn)用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，智能維護(hù)系統(tǒng)對(duì)輸電線路設(shè)備的維護(hù)管理進(jìn)行了深度挖掘，充分運(yùn)用了機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等手段。通過分析大量歷史信息，人工智能系統(tǒng)能夠建立設(shè)備性能模型，并準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備的異常表現(xiàn)和可能故障。利用這些模型，系統(tǒng)能夠自動(dòng)執(zhí)行輸電線路設(shè)備的故障檢測(cè)，迅速確定故障點(diǎn)，并提出相應(yīng)的維修策略?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的智能維護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，分析線路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載變化，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)管理，并對(duì)資源進(jìn)行合理分配。這種做法不僅提高了電網(wǎng)運(yùn)行效率，還提高了其智能化水平[5]。因此，該系統(tǒng)可以靈活地適應(yīng)多種復(fù)雜的操作環(huán)境和需求，在增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行智能化和維護(hù)效率方面具有巨大的應(yīng)用前景。

4 結(jié) 論

文章系統(tǒng)地總結(jié)了35 kV 及以下輸電線路在故障診斷與智能檢修方面的研究進(jìn)展，并對(duì)未來的發(fā)展方向進(jìn)行了預(yù)測(cè)和展望。隨著傳感器、數(shù)據(jù)處理以及人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)不斷創(chuàng)新，未來輸電線路智能化維護(hù)技術(shù)的發(fā)展將更加智能化。持續(xù)改進(jìn)和整合尖端技術(shù)預(yù)計(jì)將推動(dòng)智能維護(hù)系統(tǒng)向更智能化、自動(dòng)化以及高效化的方向發(fā)展。這一舉措將極大增強(qiáng)電力網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，并有力推動(dòng)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。