面向誤差生成策略的電力運(yùn)維故障檢測方法

國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司 趙小玲

為減少用戶的停電時(shí)間，準(zhǔn)確地評(píng)估各個(gè)電力線路的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行全方位檢測。傳統(tǒng)故障檢測方法需要依靠定期巡視和選樣，對(duì)已經(jīng)發(fā)生過的故障進(jìn)行因素分析，導(dǎo)致故障線路的檢修時(shí)間過長，嚴(yán)重影響電力運(yùn)維的效果。在無法滿足現(xiàn)有用電需求的條件下，本文面向誤差生成策略設(shè)計(jì)一個(gè)新的故障檢測方法，用于保證用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 面向誤差生成策略的電力運(yùn)維故障檢測方法

1.1 構(gòu)建誤差生成策略模型

在實(shí)際的電力線路運(yùn)行中從故障的征兆產(chǎn)生，到故障節(jié)點(diǎn)的迸發(fā)具有極其復(fù)雜的推理過程，多條電力運(yùn)輸線路中存在的數(shù)據(jù)極大可能存在丟失和重復(fù)的現(xiàn)象。在相似特征聚集到同一個(gè)范圍時(shí)，將有序排列的循環(huán)數(shù)據(jù)組織成一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置多個(gè)不等量的有向向量弧，每個(gè)節(jié)點(diǎn)處代表不同的隨機(jī)變量因素。在不經(jīng)過輸入向量弧的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)稱之為根狀節(jié)點(diǎn)，每條弧段的終端和起始端為該節(jié)點(diǎn)的子類節(jié)點(diǎn)，直接輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)樣本若是完整，即可直接放置在根狀節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行數(shù)據(jù)循環(huán)，當(dāng)采集到不完成數(shù)據(jù)時(shí)需要在誤差模型中進(jìn)行概率估計(jì)，對(duì)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處的條件概率值進(jìn)行策略生成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)處與相鄰的根狀節(jié)點(diǎn)的誤差被容許范圍不大于節(jié)點(diǎn)總數(shù)。在構(gòu)建出各類節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層級(jí)后將其分類成最高層、中層和底層三個(gè)部分。按照每層的輸出電力數(shù)據(jù)依次向上層傳遞，在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)處對(duì)每組信息進(jìn)行分析，選擇電力數(shù)據(jù)的運(yùn)維參數(shù)。

1.2 選擇電力數(shù)據(jù)運(yùn)維參數(shù)

根據(jù)誤差生成策略的模型節(jié)點(diǎn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)采集到的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行有序排列，針對(duì)電力運(yùn)行中發(fā)生錯(cuò)誤的信號(hào)完成截取，以評(píng)判不同電力線路中運(yùn)維的實(shí)際狀態(tài)。在組建的電力網(wǎng)絡(luò)組織中，難以通過補(bǔ)償模式進(jìn)行損壞數(shù)據(jù)和丟失數(shù)據(jù)的彌補(bǔ)，對(duì)上行覆蓋或者過度覆蓋的數(shù)據(jù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)選擇，因此需要對(duì)接收到的信號(hào)質(zhì)量加以測定，選取多個(gè)類型的評(píng)判指標(biāo)，用以識(shí)別鄰近區(qū)域內(nèi)對(duì)可能觸發(fā)故障的數(shù)據(jù)設(shè)定臨界參數(shù)，即信號(hào)的接受強(qiáng)度，在多組線路的參考信號(hào)功率中，單位粒子的接受功率可以反應(yīng)接受信號(hào)的強(qiáng)度，并將不同線路中需要轉(zhuǎn)換的電力數(shù)據(jù)，整合成同等范圍的功率參考值，在不同用戶用電數(shù)據(jù)的總和中，可以對(duì)有限資源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，選擇出適宜的電力數(shù)據(jù)運(yùn)維參數(shù)，減小不同強(qiáng)度的信號(hào)干擾效果。

1.3 檢測故障離散數(shù)據(jù)

在整個(gè)電力運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生上千萬組電力數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)之間會(huì)存在不同的相對(duì)規(guī)則，同組數(shù)據(jù)可供選擇的運(yùn)維參數(shù)，在每組不同的規(guī)則產(chǎn)生時(shí)會(huì)存在對(duì)應(yīng)的區(qū)別現(xiàn)象，從而進(jìn)行離散數(shù)據(jù)的故障檢測。每組數(shù)據(jù)可供選擇的變量均對(duì)應(yīng)唯一的標(biāo)識(shí)記號(hào)，在轉(zhuǎn)換后的集合數(shù)據(jù)中可以按照兩者的關(guān)系進(jìn)行故障搜索，形成等效的電力線路數(shù)據(jù)連接有效規(guī)則。在構(gòu)建誤差生成策略模型的基礎(chǔ)上，選擇不同電力運(yùn)維參數(shù)，對(duì)離散出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行度量完成故障檢測方法的設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證本文的檢測方法能夠在電力運(yùn)維的故障檢測中具有實(shí)際應(yīng)用效果，采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行測試。電力運(yùn)輸?shù)闹饕d體為電力電纜線路，而整個(gè)電力運(yùn)維過程中有92%的故障來自電纜終端的接頭和中間接頭，其在不同區(qū)域內(nèi)會(huì)發(fā)生不同形式的電力線路故障，在實(shí)際電力電纜線路檢測中，需要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的年限和環(huán)境條件作出正確判斷。對(duì)某省運(yùn)行3年以上的電纜線路進(jìn)行部分選取，在1200V正常運(yùn)行狀態(tài)下的電纜進(jìn)行在線監(jiān)測，選取裸露電纜終端和封閉電纜終端作為檢測對(duì)象，實(shí)際運(yùn)行的具體參數(shù)如表1所示。

表1 檢測對(duì)象運(yùn)行參數(shù)（℃）

根據(jù)表中內(nèi)容所示選取的兩個(gè)檢測對(duì)象，其接頭表面均存在異常溫度情況，表面最高溫度超過正常溫度的兩倍，說明在其線路內(nèi)部存在異常電壓。在兩組電纜中分別安置好頻率傳感器，對(duì)每組電纜流經(jīng)的頻率進(jìn)行檢測，記錄接頭處異常的頻率數(shù)據(jù)，在連續(xù)運(yùn)行的用電高峰期對(duì)兩組電纜進(jìn)行故障檢測。

2.2 故障檢測過程

按照高頻電流對(duì)電路中傳導(dǎo)電流的檢測依據(jù)，在超過30MHz時(shí)表示在該線路中存在放電現(xiàn)象，長時(shí)間地放電會(huì)導(dǎo)致其線路所處溫度會(huì)急速升高。通過線路傳感器獲取的信號(hào)結(jié)果可知，在裸露電纜接頭處的讀數(shù)為42MHz，封閉電纜在接頭處的讀數(shù)為54MHz。選取兩組電纜終端與正常溫度相一致的位置，每半小時(shí)為一個(gè)測試階段，具體檢測結(jié)果如圖1所示。

圖1中內(nèi)容顯示，整個(gè)運(yùn)行的高峰用電周期被整體劃分為6個(gè)階段，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的頻率呈現(xiàn)上升趨勢。裸露電纜在第2階段頻率已超過接頭處的42MHz，說明在時(shí)間段內(nèi)發(fā)生故障，封閉電纜在第4個(gè)階段的頻率超過54MHz，在此時(shí)間段內(nèi)發(fā)生故障。根據(jù)兩組選取的電線線纜，在常態(tài)運(yùn)行中文本方法能夠及時(shí)對(duì)線路中的頻率進(jìn)行檢測，找出對(duì)應(yīng)的故障時(shí)間位置，說明具有實(shí)際的應(yīng)用效果。

圖1 兩組電纜終端頻率檢測結(jié)果

2.3 測試結(jié)果分析

為進(jìn)一步證明本文方法，能夠準(zhǔn)確檢測不同電纜狀態(tài)下的電流頻率變化，在多組測試中驗(yàn)證不同方法對(duì)電流頻率的檢測結(jié)果。設(shè)定檢測前兩組線路已持續(xù)運(yùn)行4h，初始電壓線路為1200V狀態(tài)，裸露電纜和封閉電纜終端的實(shí)際電流頻率分別為44MHz和36MHz，電流頻率超過42MHz即為故障發(fā)生，依次增加50V電壓負(fù)載進(jìn)行，封閉電纜在1300V電壓時(shí)會(huì)發(fā)生故障，具體檢測結(jié)果如表2所示。

表2 電流頻率檢測結(jié)果（MHz）

根據(jù)表2中內(nèi)容所示，本文方法在初始階段即檢測出裸露電纜的異常電流頻率，兩組傳統(tǒng)方法在電壓分別為1350V和1400V時(shí)，檢測出裸露電纜電流頻率的異常狀態(tài)。第3輪測試時(shí)該線路的負(fù)載電壓為1300V，本文方法對(duì)封閉電纜的電流頻率檢測結(jié)果，可以明顯看出該處發(fā)生故障，兩組傳統(tǒng)方法的檢查結(jié)果一直保持在正常狀態(tài)，無法對(duì)產(chǎn)生故障的電纜進(jìn)行有效檢測。

結(jié)束語：本文在誤差生成策略的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新的電力運(yùn)維檢測方法，構(gòu)建誤差生成策略模型，在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)處對(duì)每組信息進(jìn)行分析，選擇電力數(shù)據(jù)的運(yùn)維參數(shù)，檢測故障離散數(shù)據(jù)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該方法能夠在運(yùn)行中電纜線路進(jìn)行不同狀態(tài)的電流頻率檢測，且可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，有效維護(hù)電力的穩(wěn)定運(yùn)行。但研究過程中受電路多種設(shè)備的影響，在設(shè)計(jì)中只能針對(duì)線路中負(fù)載電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，完成故障檢測的有效分析。后續(xù)對(duì)存在的不足之處進(jìn)行有效改進(jìn)，針對(duì)多個(gè)設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出多種故障同時(shí)段檢測的有效方法，為電力的穩(wěn)定運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。