摘 要：隨著我國(guó)智能電網(wǎng)和電力線路建設(shè)的高速發(fā)展，在使得輸配電線路數(shù)量不斷增加的同時(shí)也將電力路線的在線巡視和故障精確定位工作變得更為繁瑣，電網(wǎng)的負(fù)荷密度也隨之大幅度提升?，F(xiàn)如今，電力線路的安全性和穩(wěn)定性已經(jīng)成為電力供應(yīng)的重中之重，一旦出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響人們正常的工作與學(xué)習(xí)。文章主要從電力線路的在線巡邏和故障定位兩方面入手，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的良好發(fā)展做好技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電力線路；在線巡視監(jiān)測(cè)；故障精確定位；饋線自動(dòng)化；安全穩(wěn)定

電力線路的在線監(jiān)測(cè)和故障精確定位一直以來(lái)是我國(guó)智能電力線路的技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)，前者的主要作用在于對(duì)電力線路進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)檢測(cè)，以便于工作人員找到供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的隱患故障；后者主要是在找出故障后幫助維修人員對(duì)故障原因進(jìn)行精確的定位，并盡快對(duì)故障進(jìn)行維護(hù)處理，最大程度的減少對(duì)居民正常用電的影響。就發(fā)展?fàn)顩r而言，我國(guó)在電力線路的維修方面仍然存在著很多不足，在一些方面很容易受到環(huán)境的影響，且故障的精確定位也有著不穩(wěn)定性，接下來(lái)要對(duì)于故障的巡視和定位進(jìn)行必要的闡述。

1 電力線路監(jiān)測(cè)和故障定位的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

當(dāng)前最為常見(jiàn)的巡視方式是故障指示器和IC卡技術(shù)。在輸配電系統(tǒng)中，尤其是大量使用環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開關(guān)的配電系統(tǒng)中，當(dāng)下級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)短路故障或接地故障時(shí)，利用故障指示器就能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)上一級(jí)供電系統(tǒng)進(jìn)行分?jǐn)啵瑥亩苊獍l(fā)生嚴(yán)重的故障。電力線路的在線巡視主要是利用桿塔上的監(jiān)視系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)及紅外線成像儀等智能電子設(shè)備，根據(jù)電力線路在線巡視系統(tǒng)所反饋回來(lái)的異常數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)電力路線的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析檢測(cè)。在線巡視系統(tǒng)中，大量的電力線路都安裝了信息鈕，主要作用是為工作人員提供路況信息，雖然在線巡視系統(tǒng)在一定程度上能夠代替人工巡視，但是仍然存在很多缺陷。關(guān)于故障定位技術(shù)的發(fā)展，最為常見(jiàn)的故障定位方法是故障指示器，但是其自我適應(yīng)功能有待完善，除此之外，電力線路的中性點(diǎn)接地方式的不同給相關(guān)研究人員帶來(lái)了很大的技術(shù)困擾。饋線自動(dòng)化開關(guān)的發(fā)展與成熟成為近年來(lái)的關(guān)注熱點(diǎn)。饋線自動(dòng)化主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)來(lái)對(duì)電力線路的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)線路開關(guān)進(jìn)行合閘、分閘等遠(yuǎn)程遙控操作，在很大程度上能起到節(jié)省人力資源的作用并能夠逐步實(shí)現(xiàn)配電的自動(dòng)化發(fā)展。我國(guó)在饋線自動(dòng)化開關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展還有待創(chuàng)新與完善。

2 關(guān)于電力線路的在線巡視

在線巡視主要是指維修工作人員對(duì)電力線路進(jìn)行定時(shí)定期的檢查，主要分為人工巡視和無(wú)人機(jī)巡視兩種方式，容易受到如雷電、雨雪等特殊天氣的影響，從而不能對(duì)電力線路的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和定位。我國(guó)最新發(fā)展的技術(shù)是以無(wú)線傳輸方式為主的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其能夠?qū)斉潆娋€路的各項(xiàng)環(huán)境指數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)以便于及時(shí)的提供預(yù)警。

2.1 人工巡視

電力線路的人工巡視的工作原理是巡視人員利用攝像機(jī)和紅外線成像儀等智能設(shè)備，來(lái)對(duì)電力線路進(jìn)行檢測(cè)的一種行為。人工巡視的成本較高，尤其是在比較復(fù)雜的偏遠(yuǎn)區(qū)域，需要更高的人工成本。巡視類型主要有日常巡視、防污閃特巡、防風(fēng)防汛巡、高溫巡視及紅外測(cè)溫等方面，巡視的主要范圍包括整個(gè)供電系統(tǒng)的電力線路設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、外觀及連接狀態(tài)，及電力設(shè)備的桿塔、拉線等區(qū)域，對(duì)電力線路的整體運(yùn)行狀態(tài)不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2 無(wú)人機(jī)巡視

無(wú)人機(jī)巡視就是通過(guò)無(wú)線遙控、無(wú)線電遙控設(shè)備或自身的控制程序來(lái)操控?zé)o人駕駛飛行器。飛行器中可以攜帶可見(jiàn)光、紅外熱成像儀、紫外線成像儀等設(shè)備，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸配電線路的精確檢測(cè)。檢測(cè)精度較高的無(wú)人機(jī)還能進(jìn)行定點(diǎn)懸停檢測(cè)，改善了地面人員檢測(cè)距離小，觀測(cè)視場(chǎng)角小的問(wèn)題。此外，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用還不像直升機(jī)巡視那樣需要高昂的費(fèi)用和極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 電力線路的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

在上述兩種方式均出現(xiàn)漏洞的基礎(chǔ)上，巡線機(jī)器人被相關(guān)技術(shù)人員提出并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，這種技術(shù)有高空飛行機(jī)器人和沿線爬行機(jī)器人兩種監(jiān)測(cè)方式。高空飛行機(jī)器人在應(yīng)用過(guò)程中主要出現(xiàn)了高空飛行的適應(yīng)困難、電力桿塔的適應(yīng)識(shí)別困難等問(wèn)題，沿線爬行機(jī)器人在跨越障礙、多傳感技術(shù)及導(dǎo)航定位技術(shù)方面具有缺陷，但是現(xiàn)階段還存在著很多困難。

除此之外，電力線路狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了社會(huì)上的廣泛關(guān)注，主要包括電氣類檢測(cè)、機(jī)械類檢測(cè)和運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面，這類檢測(cè)狀態(tài)系統(tǒng)一般采用GPRS技術(shù)，但是缺陷是傳輸數(shù)據(jù)的容量較小，無(wú)法很好的滿足電力線路巡視的實(shí)時(shí)檢測(cè)要求，只能針對(duì)某些重要的特定電力線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。電力線路狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)在一定程度上可以幫助工作人員減輕工作量，為工作人員提供決策參考。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上由可分布監(jiān)控、集中管理、即時(shí)通知型智能化故障管理系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。這一系統(tǒng)融合了線路故障監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)通訊技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)將信息傳輸?shù)绞謾C(jī)和計(jì)算機(jī)上的功能，并能夠提高故障定位和查詢的效率。監(jiān)測(cè)終端由監(jiān)測(cè)電路、分析算法、觸發(fā)電路等幾個(gè)部分組成，負(fù)責(zé)線路數(shù)據(jù)的檢測(cè)，并配置相應(yīng)的通訊主機(jī)，能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)即時(shí)的傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。利用各種線路故障檢測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路運(yùn)行情況，在線路出現(xiàn)短路故障、接地故障、過(guò)流等情況下，將采集的特征數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心自動(dòng)發(fā)信至手機(jī)終端上。

3 關(guān)于電力線路的故障精確定位

電力線路故障精確定位的主要工作是采用分布式的行波定位技術(shù)來(lái)進(jìn)行定位，首先需要利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端將線路分成不同的區(qū)域，在發(fā)生故障時(shí)一要通過(guò)工頻故障的電流來(lái)確定故障區(qū)間，二要在既定的區(qū)間再來(lái)一次行波行為，當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)是電力系統(tǒng)提高供電穩(wěn)定性最直接可靠的技術(shù)手段，通過(guò)采用電力線路測(cè)控終端來(lái)對(duì)輸配電網(wǎng)的開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集來(lái)確定故障位置。下面將對(duì)定位過(guò)程中的具體方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述：

3.1 關(guān)于故障的測(cè)距方法

該種方法一般用來(lái)解決復(fù)雜分支下多測(cè)量點(diǎn)的精確定位難題。傳統(tǒng)的故障穩(wěn)態(tài)量方法對(duì)于具有明顯故障特征的電力線路十分有效，但是在故障特征較為微弱的情況下不太實(shí)用。故障分析法的工作原理是維修人員通過(guò)故障發(fā)生時(shí)的工頻電壓及過(guò)電電流等數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)故障點(diǎn)的范圍和距離進(jìn)行判斷。在這里需要注意的一點(diǎn)是：如果系統(tǒng)操作的性能和電力線路的特征數(shù)據(jù)十分明確，那么在電力線路發(fā)生故障時(shí)，可以利用函數(shù)來(lái)求出測(cè)量點(diǎn)的電壓及電流量，只需要在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)記錄下測(cè)量點(diǎn)的電壓及電流量便可以很快得出故障點(diǎn)的位置。近幾年隨著我國(guó)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，故障分析法也越來(lái)越趨近于現(xiàn)代化和自動(dòng)化，美中不足的是該種方法會(huì)受到系統(tǒng)阻抗和過(guò)渡阻抗的影響，一定程度上會(huì)導(dǎo)致故障距離的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，很有可能會(huì)導(dǎo)致部分非故障線路被分析納入故障范疇，進(jìn)而影響人們的正常用電需求，希望有關(guān)研究人員以后能夠?qū)ζ溥M(jìn)行完善。

3.2 關(guān)于故障的選線方法

電力線路的故障選線通常被分為兩大類，一是通過(guò)向外增加信號(hào)，二是通過(guò)改變電氣的含量，兩種方法都比較常見(jiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，如果檢測(cè)到母線的電壓最小值比規(guī)定值要大，一般需要維修人員依次對(duì)電力線路進(jìn)行拉閘來(lái)選擇故障路線，但是該種方法的弊端在于會(huì)使得正常電路出現(xiàn)斷電故障，容易發(fā)生安全事故并且會(huì)降低電力設(shè)備的使用壽命，不利于設(shè)備的管理和保護(hù)。

3.3 關(guān)于區(qū)段的定位方法

區(qū)段定位主要是為了防止故障區(qū)域無(wú)法及時(shí)供電而對(duì)故障發(fā)生點(diǎn)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行快速定位的一種措施，一般包括相角差法、行波相關(guān)法及求導(dǎo)等方法。區(qū)段定位的具體過(guò)程如下：首先，當(dāng)接地時(shí)，變電所終端根據(jù)零模電壓變化進(jìn)行啟動(dòng)，并選擇合理的故障線路；其次，各出線的饋線終端根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)零模電流的突變狀況進(jìn)行啟動(dòng)；主站接收終端的數(shù)據(jù)后，對(duì)故障線路的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。但是這些方法對(duì)于母線反射波的反應(yīng)幅度較為強(qiáng)烈，不容易得到精確結(jié)果。近年來(lái)饋線自動(dòng)化技術(shù)得到快速的發(fā)展和應(yīng)用，饋線自動(dòng)化應(yīng)用上有就地控制方式和遠(yuǎn)方控制方式。前者主要通過(guò)重合器和各分段斷路器來(lái)進(jìn)行故障判斷，包括多級(jí)重合器、重合器和分段器結(jié)合、重合器與自動(dòng)配電開關(guān)結(jié)合等方案，不需要主站控制，具有成本低見(jiàn)效快的優(yōu)勢(shì)，但是這種方法的開關(guān)設(shè)備過(guò)于復(fù)雜不適用大部分工作區(qū)域，給維修人員帶來(lái)了一定的困難；后者主要通過(guò)負(fù)荷開關(guān)和FIU系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)FIU將現(xiàn)場(chǎng)故障信息發(fā)至主站再由主站對(duì)故障進(jìn)行定位分析并控制開關(guān)。此外，F(xiàn)IU在基于故障電流狀態(tài)差動(dòng)的原理上，可以作為各分段斷路器的饋線保護(hù)，表現(xiàn)為當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，變電站開關(guān)會(huì)跳開然后由配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷，以遠(yuǎn)程遙控的方式來(lái)隔離故障并盡快恢復(fù)故障區(qū)域的正常供電。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)提出了一種在線判斷故障的系統(tǒng)措施，該系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)在配電網(wǎng)的分段開關(guān)安裝的FIU與配電網(wǎng)控制中心的SCADA系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)高性能的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，從而對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，在完善了現(xiàn)有檢測(cè)方法結(jié)果的基礎(chǔ)上，也提高了電力線路的安全性和穩(wěn)定性，當(dāng)檢測(cè)線路中出現(xiàn)了故障特征不明顯的情況時(shí)，該智能檢測(cè)系統(tǒng)還能夠針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分級(jí)結(jié)構(gòu)的判斷，在很大程度上提高了電力線路故障定位的精確性，適合我國(guó)大部分電力企業(yè)使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力線路作為電力系統(tǒng)有效運(yùn)行的關(guān)鍵，其安全性是保證人們生活正常用電的前提，也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)智能電網(wǎng)快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。文章主要是對(duì)線路發(fā)生故障前的在線監(jiān)測(cè)及故障后的精確定位這兩大技術(shù)展開了研究討論，并針對(duì)在線監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)過(guò)的隱患故障進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，對(duì)如何更為精確的故障定位也提出了具體措施。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于電力路線的高效穩(wěn)定運(yùn)行的要求只會(huì)越來(lái)越高，只有對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的定位和處理才能真正提高電力路線的發(fā)展，為我國(guó)電力企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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