型电力系统的输电线路故障识别

徐靖雯 蒋博文 王晨阳

摘要：文章主要针对大型电力系统输电线路故障的自动识别做了简单探讨，首先分析目前常见的输电线路运行故障，包括雷电导致的自然性输电线路故障问题，覆冰故障以及大风等天气出现的线路故障问题等。其次利用各类公式提取输电线路故障电流特征，得到输电线路故障识别的特征向量，以此完成输电线路的故障识别。最后提出了输电线路故障排除的几点有效方法，希望能更好的保障大型电力系统稳定、安全运行。

关键词：电力系统;输电线路故障;故障识别

引言

近年来，随着电力系统规模的不断扩张，大型电力系统输电容量和电压等级也在不断提高。在电力网络输电线路发生异常现象时迅速准确地识别线路故障对保证电力系统正常运行，提升电力系统传输稳定性具有重要意义。当前的输电线路异常识别方法多数基于线路工频稳态量，易受线路接地电阻以及输电网络近邻线路互感等多种因素的影响。为此，研究快速可靠的电力网络输电线路故障自动识别方法对保障大型电力系统的安全性与电力传输的经济性具有重要的意义。

一、输电线路的运行故障

（一）雷电导致出现的自然性输电线路故障问题

不僅鸟类将会导致输电线路存在着故障的问题，同时一些自然因素也将会导致线路出现故障，比如雷电等在灾害的出现，会导致线路出现故障的问题，并且因为雷电的故障情况也是难以掌握其规律，现如今由于雷电所导致的故障问题已经是成为了我国电力日常管理中的重要问题，特别是在夏季的时候，雷雨天气的出现是相对比较频繁的，这样会导致我国多数的地区输电线路存在着一些不同程度的故障问题，最终会导致电力的管理工作变得更加的艰巨。

（二）覆冰故障

冰雪天气会导致输电线路的覆冰故障，影响电力系统的正常运作，一般情况下，输电线路的覆冰故障主要有以下几个类型：第一，导线覆冰舞动和脱冰跳跃，由于导线上覆冰不断堆积，使其承受的张力增大，因此在脱冰过程中，会产生导线跳跃的现象;第二，绝缘子串冰闪，是 220～500kV 覆冰线路跳闸的主要原因，如果覆冰中的杂质比较多，会使其具有高导电，因此造成冰闪现象;第三，过负荷，覆冰会增加各种电力设备的承重，如果超出设计值太多，就容易引起过负荷的现象。因此，覆冰会引起导线覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子串冰闪、过负荷等问题的发生，为了维护输电线路的稳定和安全，相关人员应当注意对覆冰事故的防范。

（三）大风等天气出现的线路故障问题

不仅仅由鸟类以及雷电等相关的因素会导致输电线路出现相应的故障问题，同时在一些大风的天气情况下，也将会导致输电线路的不正常运行，对于这种故障而言，其原因主要是因为现如今我国多数的输电线路的相关设备是安置在室外的环境之中，这样会导致设备长期处于在暴露的状态中，然而在出现一些恶劣的天气，比如大风的情况下，风力的强劲吹击下，导致其输电线路的支持架出现坍塌，或者是出现断裂等方面的问题，这样会导致输电线路的稳定运行带来比较严重的影响，同时也会导致线路存在着安全隐患等问题。

二、大型电力系统输电线路故障自动识别方法

（一）提取输电线路故障特征

在识别大型电力系统输电线路故障时，可以先根据电力网络时域及时频域提取输电线路故障电流特征，结合不同特征量来得到输电线路故障自动识别特征向量，具体特征识别方式如下：

（二）输电线路故障特征自动分类识别

在进行大型电力系统输电线路故障特征自动分类识别过程中，以3.1获得的输电线路故障分类的特征向量为依据，输入到模糊聚类分类器中进行输电线路故障特征聚类识别，具体过程如下所述：

若表示电力网络输电线路故障特征模糊聚类的隶属度矩阵，输电线路故障特征聚类中心向量为，输电线路故障特征聚类数目为C，输电线路数据点相对于聚类中心的隶属度为，电力网络输电线路数据序列特定为，则采取公式（4）计算出最小化目标函数：

三、电力输电线路的运行故障排除

（一）线路设计中故障排查

施工设计人员需要对输电线路的检修以及监测等方面留出足够的空间和机会，切实保证其正常运行，参照实际情况开展相应的施工安排和资源整合。除此之外，施工设计人员还需要尽可能减少线路架设构建初期中存在的问题，切实预防其中潜在隐患，为施工设计中存在的问题进行及时的处理和解决。

（二）线路架设构建故障排查

气候以及地理环境等自然因素可以通过技术上的攻坚克难以及深入研究克服，而材料盗窃等人为原因则需要加强材料管理强度，提升管理质量。在施工实际过程中，管理人员需要对材料浪费现象进行严格地杜绝，管理责任到人，以切实减少经济损失，为电力输电线路的架设构建的正常顺利进行提供保证，切实提升经济效益以及社会效益。

（三）运行故障排除

从保障电力输电线路正常稳定运行的角度，技术人员需要做好输电线路的定期维护和检修管理，通过有效的检修来对输电线路中存在的问题和隐患进行排查，尽可能降低故障和问题发生的概率，发挥出防患于未然的效果。同时，在电力输电线路检修维护环节，工作人员还需要针对输电线路不同区域和分段的深入研究和检查，避免出现遗漏的情况。对于一些自然条件恶劣，或者天气状况恶劣的情况，更是必须做好巡查工作，及时发现输电线路运行中存在的故障，做好故障原因分析，采取针对性的措施对故障进行排除，切实保障输电线路运行安全。

总结

总而言之，电力输电线路作为电力系统的重要组成部分，其运行维护质量直接影响到整个电力系统安全运行。现阶段我国正在大力改造电力系统，但实际运行中难免受到其他因素的影响，对系统运行产生影响。因此有必要做好电力输电线路故障识别工作，并针对性的对故障进行排除，以此保障电力行业的稳定发展。

参考文献

[1]杨林，王宾，董新洲.高压直流输电线路故障测距研究综述[J].电力系统自动化，2018，42（08）：185-191.

[2]宋国兵，陶然，李斌，胡家兵，王晨清.含大规模电力电子装备的电力系统故障分析与保护综述[J].电力系统自动化，2017，41（12）：2-12.

[3]姜臻，苗世洪，刘沛.基于故障可观性的输电线路故障定位方法[J].电力系统保护与控制，2016，44（15）：1-9.

[4]刘剑，邰能灵，范春菊，黄文焘.柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述[J].电力系统自动化，2015，39（20）：158-167.