电力故障预警技术在电力故障中的应用

【摘 要】针对当前电力电缆接头故障、电力设备故障和变压器故障的现象，本文主要介绍了三种电力故障预警技术及其在电力故障中的应用，即如何检测和预警故障，提高电力系统的工作效率。

【关键字】电力故障预警；电力故障；应用

1引言

随着电力系统应用的逐步推广，其运行可靠性和安全性问题变得越来越重要。电力故障是影响电力系统正常运行的主要因素，当前常见的电力故障主要包括电缆接头故障、电力设备与设施故障、变压器故障等，对这些常见的电力故障进行诊断与预警已成为提高电力系统运行效率的重要措施。

2 电力故障预警技术

2.1电缆接头故障预警技术

电力电缆输配电是在大型企业和城市中广泛应用的一种供电方式，随着供电距离的不断增加，输电线路上常出现电缆接头故障，使得电缆运行出现故障。 通过研究表明，过负荷、接触电阻等因素导致接头温度过高，是电缆接头发生崩烧故障或绝缘老化现象的主要原因。

电缆接头故障预警系统主要由五部分组成，分别为现场通信总线、数字温度传感器、系统通信、上位监测站和下位数据采集站。在企业或工厂主控制室放置上位监测站的控机装置，在测温点比较密集的区域中间分散放置数据采集站和电源。由上位监测站启动运行温度监控软件，下位数据采集站采集电缆温度数据，系统通信对数据进行分析，实时显示、记录现场温度数据，根据接头温度特性和历史温度数据，通过一定的计算方法预测出温度预报值。当前主要使用的电缆接头故障预警技术是温度监测系统。

温度监测系统是一种具有综合分析报警功能的电缆接头故障预警技术，它能同时监测许多电缆接头的温度与变化，实时显示、记录每个接头的温度，综合分析，对突发事件进行预警，便于工作人员准确及时地了解电缆的运行状态，避免隐患事故的发生，保障送电安全。温度监测系统主要是通过监测电缆接头的温度实现对电缆故障的检测、诊断和预警功能。目前电缆接头故障温度监测系统多种多样，例如基于传感器、无线网络技术和微机系统集成的电缆接头故障预警系统，基于方差法的电缆接头故障预警系统、基于微处理器技术、通信技术、离子感烟技术等的电缆接头防火预警系统等。

2.2电力设备故障预警技术

传统的电力设备预警技术虽然能够对设备的运行状态与故障进行监测预警，但是存在着两个问题：第一，当系统报警时，设备已发生故障，不得不停机维修；第二，系统报警后，由于诊断不及时等原因导致无法及时的排除设备故障。随着网络技术、信号处理技术的发展，电力设备的故障诊断逐步智能化、设备预警的准确性也逐步提高，与传统的电力设备故障预警系统相比，现代化的预警系统可以在故障发生之前进行准确的预警与诊断，排除了故障对机组造成的危害。

预警管理系统是当前部分电力设备中安装的一种电力设备故障预警技术。它可以有效监测设备的运行，同时诊断分析实时数据和设备的历史数据。主要由中间件、数据采集和预警管理模块三部分组成。中间件是系统的数据中心，它从数据采集处获得数据并处理分析实时数据，同时将相关数据信息保存至数据库；数据采集的作用包括发送实时数据和特征值计算及将计算结果发送至中间件；预警管理是整个系统的核心，属于后台程序，在接收数据后，对实时数据进行处理分析，判断设备是否发生故障，是否需要报警以及何种类型的报警。三个模块既互相独立又紧密相连，共同完成设备故障的诊断与预警功能。预警管理系统的主要应用包括以下几方面：

（1）配置预警信息

预警管理系统主要是和数据库、中间件交互，在登录后，预警系统会自己加载相关的配置信息。初始化预警信息后，可以从数据库中读取预警信息，并通过组态软件对其进行设置与修改。不同类型的报警对应着不同的设置参数，根据设备的运行状态可以进行合理的设置，此外还可以实现趋势报警和快变报警。

（2）查看报警

反馈报警状态：通过声音、短信、邮件等多种方式，将设备报警信息，如报警时间、故障点及报警类型等及时反馈给设备检修员。

查看分析报警状态：客户端可以查看设备及所有测点当前的和历史的报警状态，从数据中分析设备各测点的变化趋势，去趋势变化中分析设备是否发生故障和故障类型。

（3）诊断设备

诊断技术与预警技术是紧密结合的。在预警管理系统中，可以根据诊断区域或分析方式的不同，对设备分别进行区域诊断与单点诊断或半自动诊断与自动诊断，实现故障分析与诊断。

2.3 变压器故障预警技术

作为现代电力中的关键设备，变压器在企业生产中有着至关重要的作用。电厂在输电前，首先要通过升压变压器将电压增大，用户在用电前，又要通过降压变压器将电压转成与用户设备匹配的电压等级，所以，变压器以一种最初级的电力设备，其运行状态决定了整个电力系统的工作状态。

当前大部分企业采用的变压器故障诊断预警技术是油中溶解气体技术，它可以实现在线监测，实时了解设备的运行状态。经典的油中溶解气体故障诊断方法主要是以油征气体的组成和含量为依据的故障诊断法和以油征气体的成分比值为依据的故障诊断法。随着科学技术的不断发展，油中溶解气体故障诊断技术也得到了发展，并逐渐走向成熟，例如神经网络、免疫算法、模糊数学法等，通过识别模型的方法识别现有的故障样本数据。

以广泛运用的基于离线油色谱的变压器故障预警技术为例分析，其对变压器的故障预警主要有两种方式：

（1）基于预测模型的变压器预警

基于预测模型的变压器预警即先报警后诊断，主要是通过检测油中溶解气体的成分与含量的变化，基于历史数据建立预测模型，预测分析下一周期的气体情况，当实际监测数据或预测数据超过了预设的固定值时，表示变压器发生异常，从而启动报警系统。

（2）基于诊断模型的变压器预警

根据离线色谱的判断依据和诊断方法，诊断分析油色谱在线监测到的数据，在已知历史数据和当前数据的情况下，预测下一周期的色谱数据，然后诊断预测数据，根据故障诊断的结果可以知道变压器故障的发展状况，根据这一结果进行预警。

3 总结

运用电力故障预警技术，能够有效地提高电力系统的运行效率，满足用户的需求，降低企业的经济损失。随着信息化网络技术、计算机技术的不断发展，电力故障预警系统将越来越完善，电力故障也将不断得到有效地解决。

参考文献：

[1]巫玉婷，电力设备故障常见类型及解决策略[J].北京电力高等专科学校学报，2011（1）.

[2]崔江静，电力电缆故障测试技术及应用的概述[J].高压电技术2001（1）.