面向误差生成策略的电力运维故障检测方法

国电南瑞南京控制系统有限公司 赵小玲

为减少用户的停电时间，准确地评估各个电力线路的运行状态，进行全方位检测。传统故障检测方法需要依靠定期巡视和选样，对已经发生过的故障进行因素分析，导致故障线路的检修时间过长，严重影响电力运维的效果。在无法满足现有用电需求的条件下，本文面向误差生成策略设计一个新的故障检测方法，用于保证用电网络的稳定运行。

1 面向误差生成策略的电力运维故障检测方法

1.1 构建误差生成策略模型

在实际的电力线路运行中从故障的征兆产生，到故障节点的迸发具有极其复杂的推理过程，多条电力运输线路中存在的数据极大可能存在丢失和重复的现象。在相似特征聚集到同一个范围时，将有序排列的循环数据组织成一个结构网络图，在每个节点处设置多个不等量的有向向量弧，每个节点处代表不同的随机变量因素。在不经过输入向量弧的节点数据称之为根状节点，每条弧段的终端和起始端为该节点的子类节点，直接输入进来的数据样本若是完整，即可直接放置在根状节点处进行数据循环，当采集到不完成数据时需要在误差模型中进行概率估计，对相应节点处的条件概率值进行策略生成，每个节点处与相邻的根状节点的误差被容许范围不大于节点总数。在构建出各类节点的网状结构层级后将其分类成最高层、中层和底层三个部分。按照每层的输出电力数据依次向上层传递，在对应的数据节点处对每组信息进行分析，选择电力数据的运维参数。

1.2 选择电力数据运维参数

根据误差生成策略的模型节点网结构，对采集到的电力数据进行有序排列，针对电力运行中发生错误的信号完成截取，以评判不同电力线路中运维的实际状态。在组建的电力网络组织中，难以通过补偿模式进行损坏数据和丢失数据的弥补，对上行覆盖或者过度覆盖的数据达不到标准的参数选择，因此需要对接收到的信号质量加以测定，选取多个类型的评判指标，用以识别邻近区域内对可能触发故障的数据设定临界参数，即信号的接受强度，在多组线路的参考信号功率中，单位粒子的接受功率可以反应接受信号的强度，并将不同线路中需要转换的电力数据，整合成同等范围的功率参考值，在不同用户用电数据的总和中，可以对有限资源的数据进行整合，选择出适宜的电力数据运维参数，减小不同强度的信号干扰效果。

1.3 检测故障离散数据

在整个电力运行的过程中会产生上千万组电力数据，每组数据之间会存在不同的相对规则，同组数据可供选择的运维参数，在每组不同的规则产生时会存在对应的区别现象，从而进行离散数据的故障检测。每组数据可供选择的变量均对应唯一的标识记号，在转换后的集合数据中可以按照两者的关系进行故障搜索，形成等效的电力线路数据连接有效规则。在构建误差生成策略模型的基础上，选择不同电力运维参数，对离散出来的数据进行度量完成故障检测方法的设计。

2 实验结果分析

2.1 实验准备

为验证本文的检测方法能够在电力运维的故障检测中具有实际应用效果，采用对比实验的方式进行测试。电力运输的主要载体为电力电缆线路，而整个电力运维过程中有92%的故障来自电缆终端的接头和中间接头，其在不同区域内会发生不同形式的电力线路故障，在实际电力电缆线路检测中，需要根据设备运行的年限和环境条件作出正确判断。对某省运行3年以上的电缆线路进行部分选取，在1200V正常运行状态下的电缆进行在线监测，选取裸露电缆终端和封闭电缆终端作为检测对象，实际运行的具体参数如表1所示。

表1 检测对象运行参数（℃）

根据表中内容所示选取的两个检测对象，其接头表面均存在异常温度情况，表面最高温度超过正常温度的两倍，说明在其线路内部存在异常电压。在两组电缆中分别安置好频率传感器，对每组电缆流经的频率进行检测，记录接头处异常的频率数据，在连续运行的用电高峰期对两组电缆进行故障检测。

2.2 故障检测过程

按照高频电流对电路中传导电流的检测依据，在超过30MHz时表示在该线路中存在放电现象，长时间地放电会导致其线路所处温度会急速升高。通过线路传感器获取的信号结果可知，在裸露电缆接头处的读数为42MHz，封闭电缆在接头处的读数为54MHz。选取两组电缆终端与正常温度相一致的位置，每半小时为一个测试阶段，具体检测结果如图1所示。

图1中内容显示，整个运行的高峰用电周期被整体划分为6个阶段，每个时间段内的频率呈现上升趋势。裸露电缆在第2阶段频率已超过接头处的42MHz，说明在时间段内发生故障，封闭电缆在第4个阶段的频率超过54MHz，在此时间段内发生故障。根据两组选取的电线线缆，在常态运行中文本方法能够及时对线路中的频率进行检测，找出对应的故障时间位置，说明具有实际的应用效果。

图1 两组电缆终端频率检测结果

2.3 测试结果分析

为进一步证明本文方法，能够准确检测不同电缆状态下的电流频率变化，在多组测试中验证不同方法对电流频率的检测结果。设定检测前两组线路已持续运行4h，初始电压线路为1200V状态，裸露电缆和封闭电缆终端的实际电流频率分别为44MHz和36MHz，电流频率超过42MHz即为故障发生，依次增加50V电压负载进行，封闭电缆在1300V电压时会发生故障，具体检测结果如表2所示。

表2 电流频率检测结果（MHz）

根据表2中内容所示，本文方法在初始阶段即检测出裸露电缆的异常电流频率，两组传统方法在电压分别为1350V和1400V时，检测出裸露电缆电流频率的异常状态。第3轮测试时该线路的负载电压为1300V，本文方法对封闭电缆的电流频率检测结果，可以明显看出该处发生故障，两组传统方法的检查结果一直保持在正常状态，无法对产生故障的电缆进行有效检测。

结束语：本文在误差生成策略的基础上设计了一种新的电力运维检测方法，构建误差生成策略模型，在对应的数据节点处对每组信息进行分析，选择电力数据的运维参数，检测故障离散数据，经试验验证，该方法能够在运行中电缆线路进行不同状态的电流频率检测，且可以第一时间发现故障，有效维护电力的稳定运行。但研究过程中受电路多种设备的影响，在设计中只能针对线路中负载电压的数据进行整合，完成故障检测的有效分析。后续对存在的不足之处进行有效改进，针对多个设备的薄弱环节进行分析，设计出多种故障同时段检测的有效方法，为电力的稳定运行提供理论指导。