李晓清，李志博，路瑶，施祝平，弓建军

（国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司，河北邯郸 056035）

众所周知，我国的区域电网应用的高压输电线路具有错综复杂、种类繁多、输电距离过长等特点，而一旦线路产生故障，如果不能精确地提供故障所处位置，那么寻线人员的工作效率将会大幅度的降低且影响他人财产安全的可能性会提高。因此，如何在线路发送故障时迅速地对区域电网高压输电线路发生故障后的故障位置进行勘测是该文需要研究的重要课题[1-2]。

随着我国建设领域的高速发展，我国的公路建设也迅速提高了发展进程，省道、国道、高速公路之间彼此纵横交错，促进了国民经济的发展[3-4]。同样，建设领域的进步也为电力输送等事项提出了更高的要求，而传统的输电线路的结构建设和维修普遍都采取了脚手架搭架与终端运输的方式，这种方式不但效率低下，还存在着成本过高的问题，而该文应用的移动式跨越架就是在这种形势下产生的新产品。

综上所述，该文基于移动跨越架研究了一种新的输电线路运行故障快速排除技术，通过提取故障特征，分析故障信息，实现故障快速排除。

1 基于移动跨越架的输电线路运行故障特征提取

作业装置往往以强度与刚性为前提，通过不断改良来使结构变得更加简单，布置更加合理。作业装置主要的安装位置在汽车的底盘上，它机动灵活，在作业时需要实现横跨四车道，即作业装置全伸时跨度达到18 m，作业装置距地高度达到6 m，因为只有满足上述跨度与高度要求才能不影响道路车辆的正常行驶[5-6]。移动跨越架作业装置如图1 所示。

图1 移动跨越架作业装置

为了实现一跨线缆施工的需要，作业装置在工作时的横向展开宽度需要达到8 m，同时其承载力需要能够应对2 t 的瞬间冲击载荷，只有这样才能保证施工安全。作业装置的操纵要方便、齐全、可靠，这能够有效防止误操作和潜在不安全因素的出现，另外，还需要强调结构合理，保证作业装置结构件的强度、稳定性、可靠性，在满足变形条件下，应用轻量化设计理念，合理地进行液压控制系统设计，保证控制系统的可靠性[7-8]。

在应用移动跨越架的线路监测技术对运行故障进行监测时，需要将输电线路的相关数据进行合并，然后通过相关计算法对数据的合并结果进行筛选，得到输电线路的可能故障特征因子，并对这些可能故障特征因子进行提取，提取的流程如图2 所示。

图2 故障因子提取流程

根据图2 可知，具体提取过程如下：

在输电线路发生故障时，移动跨越架可以先对输电线的故障出现区域进行局部锁定，该局部区域的锁定取决于输电线路相关数据的合并结果所产生的波动性。在通过移动跨越架对输电线路进行检测时，输电线路相关数据的合并结果所产生的波动性结果往往是趋于稳定状态的，因此，只有在输电线路出现故障时，合并结果的波动性才会发生改变，而移动跨越架则会根据其波动性进行筛选并提取相对应的故障特征因子[9-10]。

1）当应用移动跨越架对输电线路的合并结果进行检测发现其波动性为横向波时，说明此时输电线路发生故障的可能原因与电气量有关，输电线路的电气量主要包括电压、电流、功率三大部分，其中与电压相关的波动性范围为100～500 Hz，与电流相关的波动性为500～1 000 Hz，与功率相关的波动性为1 000～5 000 Hz[11-12]。

2）当应用移动跨越架对输电线路的合并结果进行检测发现其波动性为纵向波时，说明此时输电线路发生故障的可能原因与开关量有关，输电线路的开关量主要包括与线路关联的断路器、阻断输电线路开关等，因此当输电线路的开关量发生故障时，往往与断路器现状与阻断输电线路开关状态有关，而在这两种状态下所产生的纵向波也存在着一定的差异性。

综上所述，该文在应用移动跨越架技术对输电线路运行故障特征提取时，首先需要应用移动跨越架来对输电线路的合并结果所产生的波动性进行检测，若为横向波，则说明此时的输电线路运行故障出现的局部范围在电气量中，在确定好局部提取范围后，即可通过其横向波动性来提取相关的故障特征，若检测为纵向波动形式，便可从开关量进行入手，根据纵向波的差异性来提取相应的故障特征，方便接下来的排除操作。

2 基于移动跨越架的输电线路运行故障快速排除

为了达到作业装置距地高度6 m，移动跨越架采用上下两层折叠式臂架结构，下层臂架为单节臂架，上层臂架采用四节顺序伸缩的臂架，上层臂架全伸时跨度达到18 m；为满足臂架结构强度、稳定性的要求，臂架截面采用四边形截面；为能够承载2 t 的瞬间冲击载荷，上层伸缩臂架尾部通过下臂、转台、副车架等结构与底盘连接，伸缩臂架头部通过可伸缩的支撑臂架支承于地面，同时臂架材料选用BS700高强度材质，充分保证臂架能够承受2 t 的瞬间冲击载荷。上层伸缩臂是整个作业装置中最重要的受力部件，在方案设计阶段采用理论计算来确定伸缩臂能否满足强度及稳定性的要求[13-14]。

根据提取出的故障特征，在该过程中，所应用的移动跨越架涉及到了一个新的技术为主机和从机之间的相互配合技术，其中该文获取的网络矩阵图是从机经过特征提取计算获得的，而高级网络矩阵图则是主机在接收到从机的网络矩阵图后经过深度计算获得的，二者之间通过大量的节点（S）与分支线（L）进行连接，保证二者之间的相互配合，观察图3可知，具体操作步骤如下：

图3 基于移动跨越架的输电线路运行故障快速排除

1）定位计算Agent。根据故障线路所产生的波动性来判别有故障发生的输电线路的故障类型以及精确的故障位置。

2）波形分析Agent。通过对波动性的分析来确定出现的输电线路运行故障与电气量和开关量之间的关系。

3）参数测试Agent。在确定好输电线路运行故障与电气量和开关量之间的关系后，需要分别观测横向波动的频率参数和纵向波差异性参数来进一步确定输电线路的具体运行故障原因。

4）向量图分析Agent。在确定好输电线路的具体运行故障原因后，需要通过从机的网络矩阵和主机的高级网络矩阵来绘制相对应的向量图并对其进行分析。

5）虚拟保护Agent。根据向量图的分析结果来虚拟重现输电线路出现运行故障的具体过程，并尝试采取不同的解决方案来解决这些运行故障问题。

6）安全分析Agent。对有针对性的解决方案进行安全评估，可作为相应解决方案的先决条件之一。

7）辅助决策Agent。若在上述安全分析中发现解决方案具有唯一性和不可避免的危险性产生，则需要提出相对应的辅助决策来保证解决方案的正常实施。

8）案例分析Agent。对当前案例与历史案例进行总结与分析，增强以后针对该案例的应急性与保障性[15-16]。

由于文中所应用的移动跨越架主从机技术仍处于开发阶段，因此在应用该技术对输电线路运行故障进行排除时需要考虑到二者之间的连接与处理问题，文中根据该类技术特性总结出了可能出现的问题：当分支线（L）发生短路故障以后，主从机的采样监测Agent 可能也会有故障发生，针对该类情况需要启动协调监测Agent 来唤醒检测Agent，保证主从机的短期正常运行与工作，然后再派相关维修人员来进行分支线的故障维修。基于Agent 的故障维修结构如图4 所示。

图4 基于Agent的故障维修结构图

当分支线（L）发生短路故障以后，主从机采样检测Agent 的部分Agent 排除结构可能会出现暂停工作的现象，而一旦采样检测Agent 的部分Agent 排除结构暂停工作时间过长，则有可能造成采样检测Agent的整体运行瘫痪，因此文中在设计协调监测Agent 的同时还设置了相对应的备用监测Agent，该Agent 与采样监测Agent 相比，虽然结构相对简单，但是在分支线（L）发生短路故障以后仍可以保证采样监测Agent 正常工作一段时间，同时也为维修争取了更加充分的时间。

3 实验研究

为了验证文中提出的基于移动跨越架的输电线路运行故障快速排除技术的有效性，与传统技术进行实验对比。

设定实验参数，如表1 所示。

表1 实验参数

根据上述实验参数，选用文中提出的基于移动跨越架的输电线路运行故障快速排除技术、传统的基于Agent 输电线路运行故障快速排除技术、基于信息分析的输电线路运行故障快速排除技术进行实验对比。

得到的监控时延实验结果如图5 所示。

图5 监控时延实验结果

根据上图可知，文中提出的基于移动跨越架的输电线路运行故障快速排除技术能够在短时间内实现数据监控，监控耗时短、监控时延低。

故障快速排除准确率实验结果如图6 所示。

图6 故障快速排除准确率实验结果

由图6 可知，文中方法的故障快速排除准确率高于传统方法，由于文中方法具有很强的现场采集能力，能够快速采集数据，分析数据特征，根据波形图特点，提高快速排除准确率。

4 结束语

文中提出的新的输电线路运行故障快速排除技术与传统的快速排除技术相比，监控时间较短，速度较快，故障远程监控误差率较低，该技术的提出为解决当前运行故障诊断提供了一种有效的解决方案，具有实际应用价值，并且其发展空间巨大，在多个领域有着不断发展的潜力。