［關(guān)鍵詞］輸配電線路；運行維護(hù)；故障排除；故障錄波器

隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展，人們對電力的依賴和需求日益增加。這種增長的電力需求直接推動了電網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)擴大，以確保電力資源的穩(wěn)定供應(yīng)，進(jìn)而有效促進(jìn)社會生產(chǎn)力的提升。然而，在生產(chǎn)力效率不斷提高的同時，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜[1]。且電網(wǎng)中眾多線路存在復(fù)雜的串并聯(lián)關(guān)系，一旦某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障而未得到及時有效的排查和處理，將可能對其他線路的正常運行產(chǎn)生連鎖影響，最終可能導(dǎo)致對用戶供電的中斷[2]。在多端線路中，若能夠及時定位故障所在區(qū)段，并及時對該區(qū)段故障進(jìn)行精確排查，維護(hù)電路故障，可為用戶帶來更加穩(wěn)定的電網(wǎng)服務(wù)[3]。除及時進(jìn)行故障排查外，日常的運行維護(hù)也十分重要。

1 基于故障錄波數(shù)據(jù)的輸配電線路故障排除技術(shù)

1.1 基于故障錄波數(shù)據(jù)的故障初步定位

為確保配輸電線路的穩(wěn)定運行并預(yù)防潛在故障，需選用恰當(dāng)?shù)臋z測手段對故障進(jìn)行精確定位。通過及時隔離故障區(qū)域與正常線路，避免線路間相互干擾，保證輸電過程平穩(wěn)運行。為確保設(shè)備運行的穩(wěn)定與安全，相關(guān)工作人員在執(zhí)行日常巡檢與維護(hù)任務(wù)時，必須擁有相應(yīng)的專業(yè)知識儲備。同時，在實際操作中，應(yīng)針對具體情況，科學(xué)合理地選用相應(yīng)的檢測方法，以達(dá)到最佳效果[4]。傳統(tǒng)的故障檢測方式主要依賴于人工對輸電線路進(jìn)行逐一排查，但效率較低，且長時間的故障排查會給電網(wǎng)用戶帶來不好的用電體驗。為此，提出一種基于故障錄波數(shù)據(jù)的故障檢測方法，幫助工作人員及時對故障進(jìn)行排除，并盡快實現(xiàn)線路維護(hù)。故障錄波器能夠采集到線路及其分支上的電壓電流數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在故障分析及定位中有著重要意義。為了提高故障檢測的精準(zhǔn)度并充分利用故障錄波器中的數(shù)據(jù)價值，以故障錄波器采集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行故障檢測。在進(jìn)行故障檢測之前，需要對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，防止原始數(shù)據(jù)中包含的大量噪聲影響檢測精度。為此，將數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)理論引入故障錄波數(shù)據(jù)的降噪處理中。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波器能夠有效濾除信號中的噪聲，同時保留信號的主要特征。通過數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波器的處理，可提取出電壓和電流信號的主要特征，提高故障檢測的準(zhǔn)確性。使用數(shù)字形態(tài)濾波器對輸入的信號進(jìn)行處理，經(jīng)過濾波處理之后，輸出的信號如下式所示。

式中，（n）和分別為開–閉濾波器和閉–開濾波器的輸出信號；（n）為混合濾波器的輸出信號，即為去噪后的信號。

使用數(shù)學(xué)形態(tài)濾波后的信號降噪變化如圖1所示。

在進(jìn)行信號去噪之后，依據(jù)電流方向初步確定故障所在區(qū)段。為使檢測得到的故障區(qū)段更加準(zhǔn)確，使用信號數(shù)據(jù)窗對區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定。信號數(shù)據(jù)窗包含信號突變時間與數(shù)據(jù)窗長度兩個參數(shù)，確定合適的參數(shù)組合將進(jìn)一步優(yōu)化檢測方法。為了準(zhǔn)確確定數(shù)據(jù)窗長度的最佳值，測試與驗證過程，最終選定了200個采樣點作為最合適的數(shù)據(jù)窗長度。對于數(shù)據(jù)窗的信號突變時間點，研究選擇Db6小波對信號進(jìn)行分解分析。分解重構(gòu)技術(shù)在信號處理中極為重要，其目的在于從復(fù)雜的信號中提取出有用的信息。其中細(xì)節(jié)系數(shù)能夠揭示信號在不同時間尺度和頻率下的局部特性。為更準(zhǔn)確地識別信號的突變點，將最大系數(shù)值作為信號突變點的判斷依據(jù)。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪并選擇合適的信號數(shù)據(jù)窗參數(shù)之后，利用Pearson相關(guān)系數(shù)估計數(shù)據(jù)信號相關(guān)性并分析電流方向情況，以初步確定故障所在區(qū)段。根據(jù)下式可計算Pearson相關(guān)系數(shù)的符號函數(shù)值。

式中，ρ為Pearson相關(guān)系數(shù)值，Dp為相關(guān)系數(shù)的符號函數(shù)值。

根據(jù)式（2）計算結(jié)果分析，若Dp值為-1，則說明首末兩端電流方向相反，反之則電流方向相同。存在方向相反的區(qū)段則是故障所在區(qū)段。

1.2 故障區(qū)段精確測距及輸配電線路日常運行維護(hù)

在初步確定故障所在線路之后，需要進(jìn)一步確定故障的精確位置，以便進(jìn)行針對性的維護(hù)和修復(fù)，保證電路穩(wěn)定運行。在精確測距過程中，以區(qū)段內(nèi)首末兩端的電壓相量和電流相量為依據(jù)，計算得到準(zhǔn)確的故障位置。初步確定故障區(qū)段如圖2所示。

為確定故障發(fā)生位置，通過計算將穩(wěn)態(tài)信號轉(zhuǎn)換為三相穩(wěn)態(tài)向量。在此之后，利用對稱分量方法計算得到線路首末兩端的零序電壓電流。在檢測過程中需要通過誤差校正實現(xiàn)更高精度的故障定位結(jié)果。為此，以零序電壓電流相量為數(shù)據(jù)參考，計算對應(yīng)的同步測量誤差。末端零序電壓和電流相量如下式所示。

式中，UR0和UR0_real為測量和實際零序電壓相量，j為參數(shù)，IR0和IR0_real為測量和實際零序電流相量，θ為同步測量誤差。

為對線路中的故障點進(jìn)行精確檢測，研究根據(jù)首末兩端的零序電流和電壓值得到該點的零序電壓。而故障點的零序電壓是相等的，因此可構(gòu)造出對應(yīng)的零序電壓幅值差異度函數(shù)，具體如下式所示。

式中，U0_L和U0_R為從線路首端和末端推算得到的x點處的零序相量，（x）為幅度差異函數(shù)。

為求解故障精確測距判距的最小值，使用黃金分割搜索算法得到最佳數(shù)值，進(jìn)一步確定故障位置。在確定故障位置之后，需要及時對故障點進(jìn)行維修，以保證電路的穩(wěn)定運行。同時，對于輸配電線路的日常運行維護(hù)也非常重要。為了有效地進(jìn)行輸配電線路的維護(hù)，需要建立完整的維護(hù)管理制度。首先需要強化日常巡檢，并在日常巡檢工作中，對輸電線路進(jìn)行監(jiān)督管理，利用所設(shè)計的檢測方法對線路進(jìn)行定期檢查。尤其在惡劣氣候環(huán)境下，需要及時排除線路中的潛在故障。此外，利用黃金分割搜索算法對故障檢測技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，可在配輸電線路的日常維護(hù)中，通過日常巡檢和故障檢測，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2 基于故障錄波數(shù)據(jù)的故障排除關(guān)鍵技術(shù)實例分析

為檢驗研究提出的基于故障錄波數(shù)據(jù)的故障排除關(guān)鍵技術(shù)的有效性和可靠性，試驗利用仿真軟件MATLAB在線路同一區(qū)段中3個位置處模擬不同故障狀況的接地故障點。并利用研究設(shè)計的故障排除技術(shù)進(jìn)行精確定位，幫助工作人員進(jìn)行故障排除。分析在不同噪聲情況下的測距相對誤差。故障狀況1和故障狀況2分別為單相接地故障和相間短路接地故障。在每種故障狀況下，研究在線路同一區(qū)段的3個不同位置設(shè)置故障點。誤差結(jié)果見表1。

由表1可知，隨著信噪比的增大，精確測距誤差逐漸減小，當(dāng)信噪比達(dá)到20dB時，測量誤差達(dá)到最大值。但總體來說，設(shè)計的基于故障錄波數(shù)據(jù)的故障排除技術(shù)相對誤差皆不超過0.1‰?？梢钥闯?，信號信噪比對故障排除技術(shù)的影響并不大，研究設(shè)計的故障檢測方法能夠滿足故障排除要求。在輸電線路的日常運行維護(hù)中，通過研究提出的故障檢測方法進(jìn)行故障排除，同時對故障進(jìn)行及時維修，能夠有效幫助電力系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

3 結(jié)束語

電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力配輸線路至關(guān)重要，只有保證輸電線路的正常運行才能實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這需要工作人員及時對線路故障進(jìn)行檢測，并在日常運行維護(hù)過程中使用故障檢測方法對線路進(jìn)行巡檢以及維護(hù)。為此，本研究利用故障錄波器采集數(shù)據(jù)并利用Peasron相關(guān)系數(shù)以及黃金分割搜索方法實現(xiàn)多端輸電線路的故障處精確定位。通過試驗分析證明，研究設(shè)計方法的相對測距誤差皆不超過0.1‰，能夠有效實現(xiàn)線路故障的精確定位。通過精確定位，工作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)對應(yīng)故障，最快速度對故障進(jìn)行檢修維護(hù)，為用戶用電提供可靠的電力服務(wù)。