输电线路常见故障分析与检测方法综述

张楠 杨世伟

摘要：输电线承受着供电系统中最大的压力，因为一旦输电线路出现故障，不仅仅会造成电力系统的瘫痪，严重影响人们日常用电需求，更会对电力企业造成巨大的经济损失，因此，做好输电线路运行的维护与检修势在必行。但由于我国地域广阔，各地区地形地势不同，气候复杂多样，这给维护检修输电线路工作的进行带来了很大的麻烦，为了解决这些问题，这时候就需要研究常见故障的检修技术，以此来实现输电线路安全、稳定的运行。

关键词：输电线路；运维；故障排除

引言

在我国电力系统中，输电线路所占据的位置较为重要，直接影响电力系统的日常运行，这就使得电线路运维及故障排除向来受到业界重视，相关研究的大量涌现也能够证明这一认知。

1输电线路

输电的过程就是传递电能的过程，即通过相关设备将发电机发出来的电输送到相关线路中，然后通过线路将电能传递到用户，实现供电的过程，从而为人们的日常生活以及各行各业的发展提供基础的保障。输电线路按照不同的分类标准有着不同的类别，主要按以下两种类别进行分类：一是按照线路自身结构分类可以分为架空输电线、电缆输电线；按照传递的电流属性分类可以分为交流输电线、直流输电线。一般情况下，输电线路主要由接地装置、杆塔、线路金具、绝缘装置、导线等共同组成。

2输电线路常见故障问题

雷击、单相接地、鸟害、人为因素均可能引发输电线路故障，这类故障均属于输电线路运维及故障排除需要关注的重点。雷击引发的故障不仅会导致输电线路正常运行受到影响，也很容易引发人员伤亡事故。雷电天气可能导致输电线路跳闸、输电设备避雷线丧失，最终导致电力系统无法正常供电；单相接地故障的出现与天气干扰存在一定关联，相电压的数值会因输电线路单相接地而归零，由此产生的不合理输电线路电压将大幅提升设备的损坏几率，严重时还会导致整个输电线路瘫痪，并引发火灾、爆炸等事故；鸟害引发的输电线路故障多源于鸟类筑巢与鸟类分辨，绝缘子串短接现象很容易因此出现，最终引发线路故障；人为因素主要指破坏电力输电线路、偷盗输电设备，输电线路正常运行因此受到的影响同样需要引起业界重视。

3输电线路部件故障检测算法

3.1绝缘子故障检测算法

近年来，各种各样的绝缘子检测算法层出不穷，如基于红外成像法的检测算法，基于方向梯度直方图和支持向量机结合的方法等。随着深度学习技术的发展，基于深度学习的绝缘子检测方法也引起了许多学者的关注，特别是卷积神经网络在图像领域的广泛应用，使得绝缘子故障检测近年来获得快速发展。在深度学习应用中，特征提取是使用深度网络的目的，采用经典的卷积神经网络和SOM网结合实现显著性检测。该网络结构由5个卷积层和2个全连接层组成，卷积层之间使用7×7、5×5和3×3的卷积核进行卷积以提取更详细的局部信息。SOM网是一种自组织特征映射网络，典型SOM网仅有输入层和竞争层，输入层是用于表达目标的特征，而竞争层则为输出层。文中分别对简单场景和复杂场景中的绝缘子自爆图像进行检测，该方法在各种场景下，对绝缘子自爆故障的检测都能达到80%以上。不过受部分复杂场景的影响，对正常的绝缘子的误检率仍然颇高。基于CNN和SOM的绝缘子自爆检测结果测试分类缺陷图像的识别率无缺陷图像误识率简单背景89.7%5.8%复杂背景82.5%11.2%.首先通过一个CNN网络提取输入图像的特征图，随后将特征图同时送至ＲPN网络和FasterＲ－CNN网络中，综合两者所提供的信息，提取出统一大小的特征向量，最后输入至全连接层和分类器，并利用边框回归函数获得最终检测框的位置。从红外成像领域对绝缘子进行故障检测也是也是人们关注的热点。

3.2均压环故障检测算法

大多数均压环的检测算法都是通过研究对象的局部轮廓特征进行检测。利用均压环的类圆特征，根据由直线和曲线片段组成的2AS相互关系进行判决。汤踊等人利用FasterＲ－CNN对常见的均压环进行检测。在使用神经网络检测均压环的基础上，进一步对均压环歪斜故障检测进行探索。均压环在航拍图像中受到角度影响无法直接判断其是否发生歪斜。因此，需要结合绝缘子的位置进行判断。由于均压环端面与绝缘子端面在工程安装上要求两者相互平行，判断均压环是否歪斜的依据就是判断均压环和绝缘子的夹角是否过大。

3.3输电线故障检测算法

常用的输电线检测算法是依据导线的分布特点和几何特征，利用边缘检测算法进行识别。提出一种基于离散余弦变换算法(DCT)的航拍影像中输电导线快速识别技术。输电线检测算法可以作为输电线断股检测的准备步骤。导线断股的主要特征为导线宽度的变化，即断股导线宽度小于正常输电线宽度。基于这一特征，提出了一种基于Freeman链码准则的断股诊断方法。首先通过边缘检测得到输电线边缘，然后记录链码为0和非0的像素点。计算每条像素序列与连续且最长的一段链码值为0的基准线之间的距离。当距离超过一定范围的像素点数达到一定程度时，则判断为断股。

4输电线路运行故障的检修技术分析

4.1绝缘子检测技术

为了避免因为线路绝缘性差而导致输电线运行故障的发生，可以采取对输电线的绝缘子进行检测。一般情况下绝缘子的检测可以在离线或者在线实验中进行，检测的主要内容有两部分：查验分布电压、测定线路内绝缘电阻。通过定期对输电线绝缘子的检测可以及时有效地了解输电线的运行情况，从而实现故障的有效解决。

4.2杆塔定期检修技术

输电线一般是由杆塔支撑连接的，因此，保证杆塔的稳固对输电线稳定运行有着非常大的作用。当输电线运行中杆塔出现倾斜、有裂纹、扭曲、腐蚀现象时就极易导致输电线路的拉扯，致使输电线路发生中断故障，给人们日常生活的用电带来严重的影响。为此，进行定期的杆塔维护检修，准确判断出杆塔发生的潜在问题，对避免输电线路由于杆塔不稳而导致运行故障的发生，有着十分重要的意义。

4.3雷电检修技术

输电线路在空旷、多雷雨天气的地区经常会遭受雷击，并且雷击对输电线路的破坏是巨大的，不仅仅造成输电线路运行的不稳定，更甚者，会造成整条线路的报废。所以，电力企业必须对雷击造成的故障给予足够的重视，从而保证输电线路运行的畅通。通过配备雷电定位系统，着重分析当地发生的雷电数据，总结出雷电发生密度以及频率，从而推断出应该在哪些位置合理安装避雷设备，从而做到降低雷击次数，保证输电线路的稳定、长期运行。

4.4树木检测技术

由于输电线路路线比较长，途经的各地区有着不同的地形风貌，输电线路周围的环境也是各色各样的，但唯一不变的是输电线路周边会有树木。随着时间的推移，这些树木会不断地生长，最终触碰到输电线路，导致输电线路发生中断或者短路故障。为此，需要对输电线路周边的树木进行数据采集，结合树木的生长规律，从而分析出最佳的树木栽植间距以及栽植树木的数量，进而保证输电线路运行过程中故障率的降低。

结语

为更好保证输电线路安全稳定运行，基于灵敏度聚类与风险评估的输电线路逐级运维、输电线路差异化故障排除探索同样需要得到重视。

参考文献

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