基于贝叶斯网络的架空输电线路隐形故障诊断系统关键技术分析

胡昌斌

1、贝叶斯网络理论分析

从实质上说，贝叶斯网络是一种概率网络，是在概率推理的基础上建立起来的图形化的网络系统。在这个系统中，贝叶斯公式发挥着十分重要的作用。概率推理则是为了解决各种不定性和不完整性问题而提出的，非常有效地解决了各种复杂设备中由于不确定性、不完整性或者关联性等引起的故障。因此，概率推理在贝叶斯网络中得到了广泛的应用。一般来说，贝叶斯网络是一种带有方向的无环网络，主要由各种节点及有向边组成。其中，节点代表的是各种随机的变量，而各个有向边则代表着节点之间的相互关系，其中有向边的方向是由总节点指向各个分支节点，关系强度大小用条件概率来表示。在整个概率推理过程中，节点可以表示任何形式的变量，如各种现象、意见等。因此，贝尔斯网络中可以一些从不完全或者不确定的信息中进行相应的推理。贝尔斯网络具有以下特点：第一，它是一种不定性的因果关联的模型，表示着各种变量之间的因果关系。第二，贝叶斯网络能够处理各种不确定性的问题，能够在条件有限的情况下解决各种问题。第三，贝叶斯网络将多种信息充分融合起来，同时还包括各种故障诊断和维修决策等。作为不确定信息处理的重要工具，贝叶斯网络已经在智能化的信息系统中得到了重要的应用，其应用的行业范围也在不断地扩大，涉及到各种医疗诊断、统计决策或者各种学习预测等领域。

2、基于贝叶斯网络的架空输电线路隐形故障诊断系统关键技术分析

由于贝叶斯网络系统优良的性能及功用，其被应用于社会生活的各个行业之中，其中在架空输电线路隐形故障诊断系统中应用的更为广泛。下面，笔者将对贝叶斯网络架空输电线路隐形故障诊断系统的关键技术进行深入地分析。

2.1架空输电线路预测数学模型分析

经过多年以来的发展和提升，输电线路的故障定位技术也在不断地完善。但就目前情况来看，由于电力系统的复杂性，加之影响系统故障定位的各种因素的多样性，故障定位技术的应用过程中还存在着一些问题。同时，我们必须意识到故障定位技术的应用基础就是输电线路数学模型。因此，要提高故障定位的精度，必须选择正确的输电线路模型。作为一种重要的电力元件，输电线路在电力系统的计算过程、电磁分析以及故障测距等工作领域发挥着十分重要的作用。就目前来说，输电线路的数学模型有很多种，包括各种简单的集中参数式的竖向模型，也包括各种复杂的分布性参数模型。具体来说，前者主要包括π型模型、多级π型模型以及R-L模型等。后者则主要包括各种无损模型、频率相关的模型以及无畸变的模型等。输电线路模型选择十分重要，将会对计算结果的精确性产生十分重要的影响。就我司来说，主要采用了IEC-61970/61968中定义的线路包（Wires）信息模型和IEC61968资产信息包作为基础，形成了相应的数学模型。当然，为了保证数学模型的准确性，提高计算结果的精确度，相关工作人员认真阅读并严格执行《输变电设备状态评价标准》的相关要求，在CIM规则的基础上添加了南方电网公司所制定的相关标准。例如，在评价分类方面，工作人员在CIM规则的基础上添加了状态评价包。该评价包包括几个层叠的组成部分： 第一个大部分是输电线路。而各个输电线路又是由不同的单元，如基础、杆塔等构成的。这些不同的单元下面涉及到各個不同的状态量，如结构位移、外漏等。通过该数据模型，我们可以及时地诊断出架空输电线路系统运行中的各种隐性故障，进而采取各种合理有效的措施。

2.2架空输电线路状态评价标准分析

根据设备运行的状态量对架空输电线路所造成的影响的程度大小，工作人员经将架空输电线路的状态评价标准分为四个等级，这四个等级分别对应不同的权重系数。判断出等级之后，工作人员就能对架空电路系统的运行状况有了更好地了解，能够及时发现各种隐性故障。而工作人员首先要做的就是对各个状态量进行综合全面地分析，并对设备的状态做出合理的评价。如果设备处于正常或者注意的状态，那么完全可以正常运行。但如果设备出现异常，则应该尽快检查和维修。如果设备运行严重异常，则应该停止使用，立即检查和维修。具体来说，架空输电线路的状态评价标准主要有三个：第一，线路单元评价标准。正如上面所提到的，线路单元可以分为基础、杆塔、绝缘子等。工作人员要认真检查这些线路单位的状态，并对这些单元的状态进行评估，作扣分处理，判断其是否属于正常、注意、异常或者严重问题状态。

2.3基于贝叶斯网络的架空输电线路的状态评估探讨

传统的故障检修方法执行定期维修的制度，这种制度存在着很大的不合理性。很多输电设备出现了重复停电的状态，造成了人力、物力资源的大量浪费，这也严重影响了电力设备的可靠性水平。而贝叶斯网络架空输电线路隐形故障评估系统，通过一系列的状态评估规章将各种变量代码化，形成各种可以度量的信息数据库，能够准确地了解输电设备的运行状态，提出最合理的维修策略。状态评估工作主要分为两大部分：线路单元评估和整体评估。首先，从线路单元评估方面来说，工作人员要充分考虑各个线路单元的状态，并对各个状态进行评估，作扣分处理。同时，要注意一点，在对某一输电线路中的同类设备进行状态评价时，不应对各个设备的状态量进行重复累加，而要以最严重的状态进行相应的扣分。如果评价过程中出现多个状态量变化的情况，且变化的原因及具体的部件无法明确时，工作人员应该进行相应的分析诊断，判断状态量异常的原因。其次，线路的整体评价是在单元评价的基础上发展起来的。如果单元评估为严重异常，则整个线路的整体评价也为严重异常。通过状态评估的相关结果，工作人员可以对设备发生故障的概率以及设备的风险等进行分析，并建立相应的更为完善的数据模型。当然，我司已经完成了相应的程序化验证工作，一些具有相应特征的数据库和计算模块已经建立起来，为之后的状态评估工作提供了有利的支持。在状态评估的过程中，我们必须注意一点，该方法中无法获得足够多的历史评价数据，其预测的精度可能会大有下降。对此，我们要做好以下两方面的工作：第一，加强沟通与交流，力求从更多的渠道获得更多的状态评价的历史数据；第二，进一步优化状态评价的输入接口或者相应的界面，允许工作人员自动或者手动输入相关信息。

3.总结

贝叶斯网络的架空输电线路隐形故障诊断系统的应用，给输电系统的正常运行提供了有利的保障，促进了我国电力行业的进一步发展。

（作者单位：云南电网有限责任公司昆明供电局）