大规模电力系统变电线路异常实时检修方法分析

大规模电力系统变电线路异常实时检修方法分析

赵子卿王以宁

（内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司内蒙古呼伦贝尔市021000）

摘要：为保障大规模电力系统变电线路的正常运行，提高变电线路的工作质量，需要对大规模电力系统变电线路异常进行实时检修；当前方法利用一个函数对线路的异常进行检测，把异常码传输给调用者，直至该异常码传输至响应该异常的处理函数；该方法无法对变电线路的异常进行实时检修，降低变电线路的维修效率，还造成电网电流传输的中断，电网安全性得不到保障；

关键词：电力系统；变电线路异常；实时检修

电力系统是指将自然界中的其他能源转变为电能，然后对其进行输送，针对不同的用户群体进行配电，最后消费电能的整个系统。电力行业是国民经济支柱产业之一，电力产业的好坏直接影响到我国其他产业的发展，制约着综合国力的提升

一、电力系统自动化

1，灵活交流输电系统。灵活交流输电系统是装有电力电子控制器以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。灵活交流技术的出现为改善供电质量提供了前提，解决了系统中的一些难题。无论是工厂、学校用电还是人们日常家庭用电，现在人们对电能的质量要求也越来越高，要求电能稳定、传输高效，而灵活交流控制完全能达到这些要求，这是因为它采用电子技术对系统进行控制，避免了传统电路中各种继电器的繁琐应用并且节省空间、系统灵活性显著提高、使用周期明显加长，电力系统的自动化控制水平因此提高。

2.在线检修技术。我国传统的检修方式为定期检修，即电网工作人员隔一段时间到设备厂房或者电缆处进行查看是否出现故障。在这种检修方式下，如果设备突然出现问题往往无法及时发现，电力系统中存在着较大的安全隐患。除此之外，检修和维护需要大量人力物力，且检修为大规模全面积的检修，当电力系统不断扩大时，检修成本也不断增加。在这种情况下，利用在线检修技术则可以解决上述问题。利用传感器和网络技术实时跟踪当前设备运行情况，发现问题的时候可以收集问题数据，及时判断故障的具体位置，并派专门维修人员定点检测维修。在线技术能够最大可能的减少意外发生率，提高系统运行安全性。

3.自动化技术。自动化技术是电力系统现代化发展的基础，变电站就是自动化基础应用的一个很好案例，现代的变电站利用数字化电路将开关和母线等设备集中在一起，在简化电路的同时，提高了可操作性，与传统大量电缆的变电站相比，数字化变电站可谓是占据了所有的优点。

4.视觉信息。视觉信息和图像处理技术是自动化技术的一大应用，利用视觉信息和图像处理技术能够让工作人员清楚的观察到当前情况下机器运行的状态，为日后电力系统检修的无人化操作奠定基础。

二、基于单端信息的变电线路异常检修

基于单端信息的变电线路异常检修，主要是通过异常点定位的方式完成检修。详细过程如下。

1．异常线路的判定。假设一个拓扑结构简单，且已知的电网出现异常时，不同线路异常的产生行波会沿着不同路径在电网内传播，不同的传播路径上的异常行波的固有频率不同，假设在某个路径D中传播的异常行波固有的频率为：（1），其中，D代表线路异常点行波传播路径，^代表线路异常

行波的传播边界条件，。代表传播速度，该频率利用变电线路各个波阻不连续位置的折射角度和反射角度确定。当线路异常点行波传播路径D只由健全的线路构成时，因为传播的路径距离是一个确定值，因此行波传播的边界条件与传播速度基本不随频率的变化而变化，能够看成一个常数，则通过上式有：传播的路径D上的线路异常行波，其固有的频率可认为是一个固定值。当线路异常点行波传播的路径D含有异常点时，因为传播路径距离和异常点距离d有关，所以反映异常点传播的路径行波的固有频率值和异常点距离d有关，且不再是固定值。以图1为例。

当异常点的发生是在异常点定位装置的线路上时，例如上图中的L1，异常点行波信号中所反映的异常距离d行波的固有频率分量，大于反映其它的传播路径固有频率分量，因为异常点距离d<L1，所以它的频率数值也会大于，反映L1的频率数值，综上反映线路异常距离行波的固有频率非常容易检测出来。由此，能够根据检测出来的行波的固有频率，判断大规模电力系统变电线路异常点所在位置。

2.线路异常点距离的估算。根据上述已经判断出线路异常点的基础上，通过反映包含异常点传播路径行波的固有频率主成分值，实现对异常点距离的准确估算。假设异常发生在L1上，异常点距离d估算公式为：（2），其中，口代表折射角，几代表固有频率值，^代表估算系数。当异常点出现在L2或者L3时，异常点距离估算公式为：（3），其中，妒代表反射角。式（2）和式（3）中的反射角与折射角以及行波的传播速度，都是九下的值。

3.线路异常点检修的具体实现。利用行波的传播路径和其固有频率，对大规模电力系统变电线路异常点检修的方法中，包含线路异常点的判定和异常点距离的准确估算两方面，那么它实现的详细步骤为：采集暂态电流的行波信号，并得到模电流。过程中为了消除各个模量间“模混杂”现象，对不同的异常点类型选取不同的相模变化的基准相与异常点定位分析对象。提取暂态行波固有的频率主成分，结合暂态行波时频特征，采用小波变换提取精准的行波固有的频率主成分。

依据提取的线路异常点行波固有的频率数值，对异常点的线路进行判断。计算反映包含线路异常点传播路径行波固有频率的主成分值下，线路异常点行波的波速和传播路径中的各波阻抗非连续点折射系数和反射系数。在确定线路异常点的基础上，通过式（2）和式（3）对异常点距离进行准确计算。并依据计算结果完成对大规模电力系统变电线路异常的检修。

三、实验结果与分析

为了证明基于大规模电力系统变电线路异常实时检修方法的整体可行性，需要进行一次实验。在PSCAD／EMTDc环境下搭建大规模电力系统变电线路异常检修实验平台。

1.实验参数。根据PSCAD／EMTDC建立IEEEl4节点实验模型，设置线路全长为180km，在该线路上选取各种异常点，异常类型以及过渡电阻。对各种异常类型，每隔全长的5％就设置一个异常点，过渡电阻设置为o、50、100、200，与电网正常运行相加，共有782组实验样本。实验模型如图2所示。将不同方法应用至实验环境中，并分析实验结果。图3是不同方法变电线路异常点分类结果对比。加入30dB的高斯噪声之后，取阈值

，，

不同方法变电线路异常点分类结果对比。图5是不同方法特征提取效果对比。

2.实验结果。分析图3可知，利用网格服务结构，对变电线路中的异常检修进行讨论，并没有设置具体的异常点分类参数，也没有对线路异常点的特征向量进行提取，导致变电线路异常点的分类正确率偏低。利用监控的方式实现线路异常点的检修，出现状况再进行检修，没有对异常点进行分类研究，分类正确率低，并不能实现线路异常点的实时检修。根据数据挖掘技术，对变电线路运行的状态进行研究，构建基于主成分研究的变电线路状态的评价模型，评价模型中没有具体的评价指标，线路异常点分类正确率较低。

采用当前方法对大规模电力系统变电线路异常进行检修时，存在人力、物力的大量浪费，检修速度和精度偏低的问题。提出一种基于大规模电力系统变电线路异常实时检修方法，并通过实验证明，所提方法可以对大规模电力系统变电线路异常进行实时检修。

参考文献：

[1]张小宇.浅谈电力系统中配电线路检修技术的应用[J].建筑工程技术与设计，2015（13）：241.

[2]马涛.电力系统中配电线路运行故障检测技术[J].电子技术，2015，32：54—56．