电力系统故障诊断的研究现状与发展趋势 郑姝康

电力系统故障诊断的研究现状与发展趋势郑姝康

发表时间：2019-06-27T16:41:24.690Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：郑姝康

[导读] 电力系统故障诊断是近年来十分活跃的研究课题之一。主要包括系统故障诊断和元件故障诊断两个方向，系统级故障诊断是指通过分析电网中各级各类保护装置产生的报警信息、断路器的状态变位信息以及电压电流等电气量测量的特征，根据保护、断路器动作的逻辑和运行人员的经验来推断可能的故障元件和故障类型的过程。

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摘要：电力系统故障诊断是近年来十分活跃的研究课题之一。主要包括系统故障诊断和元件故障诊断两个方向，系统级故障诊断是指通过分析电网中各级各类保护装置产生的报警信息、断路器的状态变位信息以及电压电流等电气量测量的特征，根据保护、断路器动作的逻辑和运行人员的经验来推断可能的故障元件和故障类型的过程。

关键词：电力系统；故障；发展趋势

引言

随着我国经济的发展和用电量的急速增加，整个电力系统所承受的压力也越来越大。我们的日常生活以及工农业的生产之所以能够正常的进行都是依赖于整个电力系统能够稳定的运行。所以安全可靠的电力系统是经济发展和人们正常生活最基本的保障。但是由于我国技术条件、气候以及周围环境的影响等造成电力系统出现故障，这都是无法避免的。但是在故障发生时，快速准确的判断故障发生的位置以及找出解决的办法并保证电路能够快速的恢复正常的运行以便将这种损失降到最小是对电力工作人员最基本的要求。现在我国电力系统的发展规模越来越大，随之复杂程度也越来越高，所以出现故障的概率也越来越高。因此，我国针对于电力系统中所出现的故障进行合理的快速的诊断很重要，并且针对这方面的研究也很有意义。

1 我国电力系统中经常出现的主要故障

我国的电力系统中存在的故障主要是指电力系统中的设备不能正常的实现它的功能，并且导致整个电力系统不能按照预期的指标进行正常的工作。在整个电力系统中任何一个设备或者元件出现故障，如果不能及时的解决都会造成的很大的损失。下面介绍我国电力系统中经常出现的主要故障问题。

首先介绍的是电力系统中输电线路的故障。在人们的日常生产和生活中存在的输电线路的问题主要是由于风吹日晒等原因造成输电线外露的绝缘体的破坏，再在遇到大风天气的时候引起线路的接触造成电路的短路，虽然当输电线分离开以后这些故障会暂时的解除，但是这种输电线的故障依然存在。其次是电力设备中变压器的故障。在整个电力系统之中变压器是核心。所以如果整个电力系统中变压器出现故障，那么这对于整个电力系统造成的危害是难以估计的，变压器所出现的故障主要是由于高电场强度所引起的。关于变压器的故障诊断是很复杂的。因此，电力系统的工作人员在日常工作中要高度重视变压器中存在的各种故障隐患，这不仅是因为变压器价格成本昂贵，更重要的是变压器在整个电力系统中的重要作用。最后介绍在电力系统存在的母线故障和全厂或者全所停电。电力系统中存在的母线故障主要包括母线的短路、母线中所存在的保护误动作等等。当电力系统中核心变电站出现母线故障的时候，会造成很严重的后果。比如：在使用这个电力系统的所有的用户都会停电，这种情况造成的损失时无法估计的。还有全所的停电、系统联络的跳闸等都会造成严重的损失。

2 电力系统故障诊断的研究现状

关于电力系统故障诊断的研究，国外进行的较早，早在上个世纪八十年代，美国就已经有了对电站的一些设备的故障诊断工作在进行，也是自此之后，美国关于电力系统故障诊断的研究逐渐成为各电力研究科研机构以及各发电站的研究项目，尤其是在发电站事故诊断和性能的检测方面，美国一直掌握着最先进的研究成果和技术。

相比美国，我国的电力系统故障诊断研究起步就较晚，与美国等发达国家的电力系统故障诊断研究相比几乎晚了近20～30年，也正因为此，我国的电力系统故障诊断研究工作很多方面都是在借鉴国外的研究成果基础上进行的研究。笔者认为，我国的电力系统故障诊断研究可以分为两个阶段，首先，第一个阶段是研究的起步阶段，大概从1980年到1990年，在这近10年代的时间里，主要是对国外电力故障诊断的一些基础技术和理论知识进行了系统的学习和认识，研究内容主要包括快速傅里叶变换、谱分析、信号处理等等，通过对这些基础的理论知识和技术的研究主要是为了更好的研究在线监测系统的应用。其次，第二个阶段主要是从1990年～1999年末，这一时期我国各项事业也经历了翻天覆地的发展变化，我国的工业化发展也取得了显著地成绩，各种先进的技术逐渐产生和并用，电力故障诊断技术也取得了较快的发展，包括故障分类、模式识别、智能化专家系统和电脑计算机的应用等等，在这一时期我国对电力系统已经可以独立的进行全面的故障诊断研究，同时也摆脱咯受国外基础理论和研究成果的限制，也在研究过程中逐渐形成了与我国电力事业发展相符合的故障诊断理论和技术。再次，就是现阶段的研究，我国的研究已经基本上跟上了世界的脚步，在研究内容上也与各国基本相同，主要是对专家系统、人工神经网络、优化技术、Perti网络、模糊集理论以及粗糙集理论等。

3 电力系统故障诊断所面临的问题与研究发展方向

目前针对电力系统故障诊断研究主要呈现出以下的几种趋势：

一是信息不完整情况下的电力系统故障诊断方法研究。现在的一些方法的更重要的情况是在很多是电力系统是不能满足的，应用这些方法必须给出一些假定，举例来说假定假定状态信息不可获取继电保护均处于未动作状态，这样做与真实情况可能会不相符的，有可能引起错误的诊断结果。到目前为止，对继电保护信息不完整情况下的电力系统故障诊断还没有提出比较系统的解决方法，这是电力系统诊断领域中有待解决的主要难题之一。

二是采用单一智能方法进行诊断存在着很大的局限性。将多种智能方法融合来实行故障诊断，将会变成故障诊断的一个趋势。比如可以采用多种智能的理论来构建电网诊断模型；在诊断知识提取（故障数据信息预处理）方面引入现在研究更多的数据挖掘理论、粗糙集理论等，以适应大量地故障信息、信息冗余以及被噪音污染等特性。

三是电网系统的复杂性使得从静态故障诊断到动态诊断成为故障诊断的一个发展趋势。同时，随着Internet的发展，基于网络的故障诊断将成为现实，通过对设备状态的远程检测和网络化跟踪，可以实现故障设备的早期诊断和及时维修。

四是电网故障诊断理论的实用化方面的研究。由于诊断理论大多数是基于智能化方法的，所以实用化进程的推进不仅针对诊断领域，