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输电线路缺陷风险建模及其预测方法研究

温刚

国网山西省电力公司朔州供电公司,山西朔州,036000

摘要: 对缺陷发展状况的有效预测,是输电线路科学巡维的基础和核心。目前输电线路缺陷的发现主要依赖于在线监测设备的告警和定期检修,而巡维方案的制定往往依靠人的经验进行,这种方式常常导致人力、物力等资源的浪费和检修缺乏针对性等问题的发生。因此,如何科学地处理缺陷数据并预测输电线路未来缺陷的发展状况,做到有针对性地安排检修工作,是目前线路管理部门面临的重要课题。
关键词: 输电线路;缺陷风险值;相关性分析;影响因素;支持向量机
DOI:10.12721/ccn.2021.157021
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引言

输电线路网络部件的种类繁多,例如绝缘子、均压环、防振锤、杆塔和输电线等。各个部件由于常年暴露在自然环境中,很容易受到天气、鸟类等因素的影响。最常见的天气因素包括雷击、暴雨和高温。这种剧烈的环境条件,很大程度上会导致线路部件产生一定程度的形变,甚至出现自爆现象。而鸟害则是直接对部件进行破坏,从而损害部件性能以至于无法工作。因此,对输电线路部件进行故障分析和检测显得尤为重要。

1输电线路运维重要性分析

为了使输电线路运维工作得以高效开展,则需要对其重要性有所了解。具体表现为:一是在运行维护工作的支持下,有利于消除输电线路运行中的安全性能,为其性能优化及使用年限延长提供专业保障;二是关注输电线路运维,实施切实有效的工作计划,有利于提升这类线路的潜在应用价值,增加电力企业在生产实践中的经济与社会效益,满足供电质量可靠性要求;三是运维工作实际作用的发挥,也能增强输电线路的安全运行效果,实现电力企业的可持续发展目标。

2基于支持向量机的缺陷风险值预测模型

2.1支持向量机原理

支持向量机(SVM)是在统计学习理论中发展起来的一种机器学习方法,在非线性分类、模式识别等方面具有广泛的应用,具有泛化能力强、全局收敛等优点。同时,SVM以统计学理论为基础,采用结构风险最小化原理,可以有效解决小样本下的模型构建和回归预测问题,由于输电线路的运行环境复杂、缺陷管理工作不够规范等原因,较为完整并适用于本文预测工作的缺陷统计样本较少。因此本文尝试采用SVM来进行输电线路缺陷风险值的预测工作。

2.2部件缺陷风险值的支持

向量机模型缺陷风险值的预测可看成是一个函数回归估计问题。根据上述原理,各部件缺陷风险值预测模型的建立也即寻求以下的表达式成立。支持向量机的性能主要取决于核函数的选择与核函数参数的选择,其中核函数的选择是影响支持向量机学习性能和泛化能力的关键,需要根据具体的样本特征进行选择。但目前对于核函数的选择还没有一个统一的方式,更多的往往是凭借经验,并带有一定的随意性。

3的输电线路设备细微缺陷智能检测方法设计

3.1构建基于机器学习的NFA模型

由于电力线设备中微误差类别较多,检测时难以对其进行分类。从而,从设备实时监控数据、运行数据、以往维修次数等入手,建立了能够微调输电线路的机器学习NFA模型。线路中的设备故障包括线路故障、附件故障和外部故障。电力线的轻微故障包括:冷冻柜污染、缺少电线、间隔支架错误、缺少螺钉、电缆堵塞、线路表面出现小裂缝、接地线路故障等。非测深自动化(NFA)模型旨在使检测规则可见,避免线性回归方法导致的错误,并解释生成的模型,在树型模式下对林进行随机建模。为了减少需要调整的参数,高效地使用质量采样数据,对电路中较小的误差进行分类,更好地调整样品检测模型,并通过放弃线性回归,基于NFA模型建立随机森林评估模型。

3.2输电线路细微缺陷的图像处理

当在电力线监控设备上捕获和传输图像时,异常的外部信号被阻挡。这可能会导致图像中出现灰色扭曲或高斯噪声,从而影响对设备微小缺陷的观察和评估。产生的失真和杂讯会对输入电路中的装置微调产生两个重大影响:影像中的失真和杂讯会降低目标影像的实际区域的清晰度,侦测系统会被视为不可靠,而且会更新预设范本,以便在失真和杂讯之前更新一般范本,导致目标物件完全遗失。失真和噪音可能导致实际范围近似小于模拟范围近似,从而导致跟踪系统在跟踪目标时出错、跟踪精度降低或目标丢失。在设备检测过程中,大多数图像像素的灰色失真和噪声相对较慢,而且在早期阶段很难察觉。默认目标和背景灰度是一个统一的目标,因此图像像素可以缩小为4 x 4像素的矩阵,每个小方块代表一个像素,相当于实际目标区域的1/16的平均亮度。假设像素中的扭曲是单独发生的,并且扭曲程度较大。出于研究目的,灰色扭曲像素被视为目标,而其他未改变的像素则被视为背景。

3输电线路运维风险探讨

各部件缺陷严重度量化,输电线路由各部件组成,本文将某段输电线路按不同的设备类型分成若干个部分,其中包括导线、绝缘子、金具、杆塔、地线、避雷器和防振锤多个部件。各地区电网的线路管理部门通过定期的巡维工作,对线路出现的缺陷具体信息进行记录,并根据各类型缺陷的状态量情况对缺陷的严重等级进行划分(如杆塔的倾斜度、导线的弧垂等)并记录。根据相应的规定,设备发生的缺陷按三个等级进行管理,按其严重程度从高到低划分为危急缺陷、严重缺陷、一般缺陷,因此缺陷等级一般是阶梯状的曲线。缺陷等级是反映部件各类缺陷严重程度的重要因素。为了确保输电线路运维风险应对有效性,减少自然灾害对其安全性能的影响,则需要提高线路自身的抵抗性。在此期间,应做到:一是在应对雷击因素影响的过程中,应注重防雷设施的合理设置,并对防雷技术的适用性进行考虑,强化这方面的更新意识,促使输电线路运行中有着良好的防雷性能,为其高效运行提供技术支持;二是针对输电线路应用中的覆冰现象,可采用导线传输电流融冰、短流线路融冰等方法进行处理,逐渐提高输电线路在应对自然灾害方面的抵抗性,改善其运行中的安全状况,最大限度地降低线路运维风险发生率。

结束语

在不同解决措施的共同支持下,有利于实现对输电线路运维风险的科学处理,避免其影响范围的扩大,可满足电力生产活动高效开展要求。因此,未来在提升输电线路运行水平、增强其性能可靠性的过程中,应加深对其运维风险处理的重视程度,通过对相应解决措施配合使用方面的思考,实现对输电线路的高效利用,避免影响其运行质量、电力生产效益等好,并为电力行业的长效发展打下基础。

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