先期故障判定認知在地下電纜維護檢修中的應用

摘 要：地下電纜是城市通訊系統規劃的關鍵，是保障民生與經濟發展的必要基礎。然而，由于其隱蔽性、遮擋性等特殊因素而使得其運營過程中的維護與檢修成為了難點。針對上述背景，如果通過故障的先期判斷不僅可以形成有效的規避機制，更能夠在客觀上降低相關線路的維護成本。本文以此為研究對象，探究目前先期故障判定認知的基本方式與特征，并就其在實際的維護與檢修過程中的應用要點進行分析。希望通過本文的研究能夠為今后的相關運維體系建設提供必要基礎。

關鍵詞：先期；故障判斷；地下電纜；維修應用

為了保障城市整潔及綜合利用，現階段建成區的電纜體系往往以地下方式來進行組建。此種設計與規劃模式的優勢與先進性不言而喻。但是，同時其也帶來了后續運行過程中維護與檢修難度的增加，尤其是在故障判斷與排除方面更是如此。基于上述現狀，現階段地下電纜的布線模式主要以固定距離設立檢測井的方式來進行。此種模式不僅客觀上增加了施工成本，而且會對市政道路等綜合性設施建設形成一定的沖擊。在此背景下，如何找到一種行之有效的先期故障判定模式成為了相關工作人員廣泛關注與研究的熱點。

一、先期故障判定在地下電纜維養中的應用優勢

在傳統地下電纜檢測過程中缺乏其故障的早期判斷體系，故而往往是采用事故產生后在進行處置的范式來進行。此種模式的弊端不言而喻，一方面是事故產生后勢必會帶來民生困擾及經濟損失；另一方面則是在故障情況下很難判斷故障位點。而所謂的先期故障判定主要是指通過電纜在正常運行過程中對其運行狀態進行監控，通過故障的早期電流行為對其進行故障隱患進而判斷故而處置的一種方式。從原理層面來看，有超過90%的地下電纜故障為相間接地，此種故障模式下的早期行為表現為單相接地或者產生電弧放電。無論是何種方式均會形成電流、電阻等不規律變化。先期故障判定則是通過對上述輸電線路運行參數的搜集對其故障產生的先期表現進行評估為線路的維養提供依據。通過此種模式的構建一方面能夠做到早發現早處置，避免由于輸電線路故障導致的后續經濟損失與用電體驗降低；另一方面根據梯度檢測的方式還能夠及時的確定故障位點，為精準維養提供必要保障。除此之外，電網運行指標是一個連續性、時效性較強的系統參數，通過建立實時數據傳輸與監控系統還能夠形成自動化檢測與維養提醒的綜合機制，進一步提升了地下電纜的維養效能。

二、先期故障判定方式特征分析

在現階段先期故障判定原理及過程的應用中，其根據電網參數監控的不同角度主要有如下三種方式，其具體內容與特征如下：

一是基于早期故障模型的先期判斷模式。影響電弧電阻的因素主要包括固定電阻、時間常數、早期故障電阻、電弧初始長度和電弧伸展率。同時結合Bergeron Model電纜模型，構建起相應的配電網模型，逐步實現對電纜運行中早期故障的仿真。此種模式所涉及的參數相對較多，且參數之前形成廣泛的認證。在長期監控的過程中仿真模型能夠提供穩定的系統闕值以供參考。故而其精準性相對較高，與此同時對于地下電纜的硬件水平與軟件基礎要求較高，也帶來更大的維養工作量。

二是基于小波變換方法的先期判斷模式。小波變換就是比較有效的一種，因為信號很多特征都可以從時域和頻域中反映出來，所以該檢測方法也主要是通過對信號時域分析，來獲取電纜的狀態。一般來說，在高頻部分，小波變換的頻率分辨率較低，時間分辨率相對較高，但在低頻部分則正好相反。通過對電纜輸電信息的綜合判斷來進行合理選擇。并利用信號中常會帶有一些瞬間的反常，小波變換能夠對其進行精確地探測分析。具體而言，是通過觀察連續訊號中斷點的奇異性來加以判斷。此種模式相對有效，且精度較高。但是從原理中我們可以發現此種檢測模式需要利用時間分辨率或頻次分辨率來進行檢測，并不適宜于人工檢測，需要配套長期檢測或者自動檢測輔助系統。

三是基于貝葉斯方法的先期判斷模式。貝葉斯方法的原理為：在某固定時刻，如果樣本服從某特定的概率分布，假設為正態分布，如果原序列與正態分布矛盾，那么就可以用一個數學變化來產生與正態分布相符的新序列。如果序列在某一時刻發生變化，在這一時刻點的前后，對樣本服從正態分布的參數進行觀察發現，這些參數也必然會發生變化。從實際檢測結果來看，貝葉斯變點分析對突變的敏感性較強，但是在變化不明顯時的檢測準確性較差，所以在實際檢測中要根據故障的表現強度來合理選擇故障檢測方法。

從上述的三種方法來看，其各自具有一定的特征，在實際的相關認知體系建設過程中可以根據地下電纜建設中的軟硬件條件來進行靈活選取。

三、先期故障判定在地下電纜維養中的應用策略

從上述的分析過程中我們發現，不同的先期故障判斷模式各自存在其應用條件與優缺點，在實際的選擇與應用過程中我們要做好如下幾個方面：首先，其先期故障判斷模式與意識是未來智能輸電網建設的必嚴，也是一種發展趨勢。我們在相關模式組建中必須要予以充分考量。對于新建地下電纜建設中要滿足同時設計、同時施工、同時驗收投用的基本模式。在電網施工中形成有效的先期判斷模式與體系。其次，根據實際的建設需要以及設計要點對具體檢測方法進行選擇，其中模型判斷的先期投入相對較少，但是在后期的判定過程中需要手工檢測的方式來進行，并參數指標具有一定的廣泛性，對于人力資源的需求相對較高；而后兩者檢測方法則需要在固定距離與位點架設相關的參數檢測設備，并形成以無線傳輸為基本方式的通訊體系，在實際的應用過程中往往配合智能電網信息系統或者GIS系統來綜合使用。其前期投入相對較高，但是在后續的檢測過程中能夠實現進一步的自動化與智能化。最后，無論是何種檢測方式僅能夠提供先期故障判定的基本范圍與基本趨勢。在實際的執行過程中必須要形成自動檢測與人工檢測的配合機制。在相關機制的建設前提下形成較好的檢測精準度與效能。同時要建立有效的責任制度與崗位職責體系，形成對于發現的問題要進行及時處理與及時維修。除此之外，值得我們注意的是在實際的地下電纜故障中通過材料質量的檢測、施工工藝的改進、組織管理方式的升級等方面構建能夠在一定程度上避免或者消除由于認為擾動與不遵從而帶來的故障，進而從根本上降低故障率與后續維養的難度。

四、總結

地下電纜輸電方式是現階段智能電網構建中的重要方式。此種方式在使用便捷、易于規劃的基礎上也帶來了后續維養工作量的增加。在這樣的前提下，本文對其先期故障判定認知原理進行了總結，并對現階段三種主要檢測體系與方法進行了分析，從而給出了后續的執行策略意見。希望通過本文的研究能夠為今后的相關施工與體系建設提供必要基礎。

參考文獻：

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[2] 張義均.基于先期故障判定認知的電纜維護檢修解析[J].山東工業技術，2014，（20）：177.

作者簡介：

張海寧（1979-），天津人，男，漢族，本科，工程師，研究方向：電力工程。