摘""要：電力輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運行狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。隨著人工智能的不斷發(fā)展，智能監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在電力輸電線路工程中的研究愈發(fā)火熱，應(yīng)用也越來越廣泛。首先介紹了在電力輸電線路中應(yīng)用于智能監(jiān)測的智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，探討了各種智能監(jiān)測技術(shù)的原理及其在實際工程中的應(yīng)用效果；然后介紹了電力輸電線路常見的故障類型，研究了基于人工智能的故障診斷方法及故障定位基礎(chǔ)，以實現(xiàn)智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計；最后，總結(jié)了應(yīng)用智能監(jiān)測與故障診斷技術(shù)對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的推進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：電力輸電線路""智能監(jiān)測""故障診斷""人工智能""物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TM73

Research"on"Intelligent"Monitoring"and"Fault"Diagnosis"Technology"in"Power"Transmission"Line"Engineering

WANG"Gang

Qingdao"Electrical"Engineering"Installation"Co.，"Ltd.，"Qingdao，"Shandong"Province，"266101"China

Abstract："As"an"important"part"of"the"power"system，"the"operation"status"of"power"transmission"lines"is"directly"related"to"the"stability"and"security"of"the"power"system."With"the"continuous"development"of"artificial"intelligence，"the"research"of"intelligent"monitoring"and"fault"diagnosis"technology"in"power"transmission"line"engineering"is"getting"hotter"and"more"widely"applied."Firstly，"this"study"introduces"the"intelligent"sensors，"Internet"of"Things，"big"data"and"other"technologies"applied"to"intelligent"monitoring"in"power"transmission"lines，"and"discusses"the"principles"of"various"intelligent"monitoring"technologies"and"their"application"effects"in"actual"projects."Then，"this"study"introduces"the"common"fault"types"of"power"transmission"lines，"and"studies"the"fault"diagnosis"methods"and"fault"location"basis"based"on"artificial"intelligence"to"achieve"the"design"of"intelligent"monitoring"systems."Finally，"this"study"summaries"the"application"of"intelligent"monitoring"and"fault"diagnosis"technology"to"improve"the"stability"of"the"power"system"to"advance"the"role.

Keywords："Power"transmission"lines;"Intelligent"monitoring;"Fault"diagnosis;"Artificial"intelligence;"Internet"of"things

由于新能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性特點，富含高比例新能源的新型電力系統(tǒng)對輸電線路監(jiān)測與故障診斷的要求日益提高。電力輸電線路的運行狀態(tài)直接影響整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，而傳統(tǒng)的輸電線路監(jiān)測與故障診斷方法存在監(jiān)測范圍有限、響應(yīng)速度慢、故障定位精度低等問題，難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的高效運行需求[1]。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的智能監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在電力輸電線路中的應(yīng)用逐漸普及。本文將詳細(xì)探討這些技術(shù)在電力輸電線路工程中的應(yīng)用，分析其原理和效果，并提出智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方案。

1""智能監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用

電力輸電線路工程的智能監(jiān)測系統(tǒng)利用智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)[2]等新型技術(shù)來實現(xiàn)對輸電線路的運行溫度、負(fù)載情況、環(huán)境因素、潛在的物理損傷等狀態(tài)的實時監(jiān)控和分析，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)維護(hù)和管理的關(guān)鍵組成部分，其構(gòu)成如圖1所示。智能監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用提高了輸電線路的可靠性和安全性，有效降低了維護(hù)成本，優(yōu)化進(jìn)行了合理的資源分配。本部分介紹了智能監(jiān)測系統(tǒng)的各項技術(shù)及其應(yīng)用。

1.1""智能傳感器

智能傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器等電氣量傳感器和溫度傳感器、風(fēng)速傳感器等非電氣量傳感器，是智能監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分[3]。在輸電線路安裝具有高精度、高靈敏度、低功耗的傳感器，一方面，可以實時采集線路的電流、電壓、振動等數(shù)據(jù)，為狀態(tài)監(jiān)測提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；另一方面，智能傳感器還可以檢測天氣變化、污染水平等環(huán)境條件，實時檢測溫度、濕度等能夠影響輸電線路性能和安全的外部因素。智能傳感器不僅能夠采集數(shù)據(jù)，還能夠進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理和分析，有助于評估線路的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)過載或其他異常情況。

1.2""大數(shù)據(jù)

電力線路大數(shù)據(jù)具有海量、多樣、實時等特點。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患和運行規(guī)律，在智能監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。（1）海量性：電力線路大數(shù)據(jù)包含了秒級、分鐘級、小時級等不同時間尺度的海量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，形成龐大的數(shù)據(jù)集。（2）多樣性：電力線路數(shù)據(jù)來源廣泛、類型多樣，包括電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)、電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、用戶用電行為信息等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控、環(huán)境變化、社交媒體輿情等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。（3）實時性：電力線路的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理過程要求具備高度實時性，以支持電網(wǎng)合理安排電力生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)電力系統(tǒng)實時監(jiān)控、預(yù)警和調(diào)度。

1.3""物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)智能化、便捷化監(jiān)測的核心。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將輸電線路智能傳感器及其所形成的大數(shù)據(jù)進(jìn)行全面感知、可靠傳遞和智能處理，可以將輸電線路的運行狀態(tài)實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)輸電線路狀態(tài)的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享，以便于管理人員獲取線路信息并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障處理。此外，物聯(lián)網(wǎng)可以結(jié)合各種智能設(shè)備實現(xiàn)電力線路的高精細(xì)度監(jiān)測。例如：通過使用搭載高清攝像頭的無人機(jī)進(jìn)行線路巡檢，可以快速識別線路走廊內(nèi)的樹木生長或外力破壞情況；搭載紅外熱成像儀后，可以對線路進(jìn)行全方位的拍攝和檢測，提高監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性。

2""智能故障診斷技術(shù)及其應(yīng)用

2.1""故障類型與特征分析

電力輸電線路的故障具有不同的特征和表現(xiàn)形式，常見的故障類型包括短路故障、斷線故障、接地故障和高阻故障等。通過對故障類型和特征分析，可以建立故障診斷模型，為故障的快速定位和處理提供依據(jù)。短路故障的特征包括短路電流大、電壓降低、發(fā)熱與電動力；斷線故障的特征為負(fù)載側(cè)電壓降低或為零，斷線點處電流可能為零或顯著降低；接地故障的特征包括全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓、非故障線路與故障線路的零序電流不同；高阻故障的特征包括電流減小、溫度升高。通過識別故障類型，提取故障特征，可以實現(xiàn)故障的快速診斷，便于及時采取有效措施進(jìn)行搶修和恢復(fù)供電工作。

2.2""基于人工智能的故障診斷方法

基于人工智能的故障診斷方法主要包括專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)和深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，其通過人工智能算法對電力線路的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析，以實現(xiàn)故障的快速定位、準(zhǔn)確診斷和智能決策[4]。其中，專家系統(tǒng)是一種基于知識的智能系統(tǒng)，其模擬人類專家的知識和經(jīng)驗，對特定領(lǐng)域的問題進(jìn)行推理和判斷；在電力線路故障診斷中，可以結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，為故障診斷提供輔助決策支持。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過模擬人腦神經(jīng)元的工作方式，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，以實現(xiàn)對復(fù)雜問題的處理和預(yù)測；在電力線路故障診斷中，可以用于識別故障類型、判斷故障位置等。支持向量機(jī)技術(shù)通過建立分類超平面，可以實現(xiàn)對故障特征的精確分類。深度學(xué)習(xí)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的延伸，其通過構(gòu)建多層次的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深層次挖掘和分析；在電力線路故障診斷中，可以自動提取故障特征，提高故障診斷的準(zhǔn)確性和效率。

2.3""故障定位技術(shù)

電力線路故障定位技術(shù)通過故障定位，可以迅速找到故障點，減少故障排查時間，降低運維成本，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。常用的故障定位方法包括基于行波的定位方法、基于阻抗的定位方法和基于人工智能的定位方法。

阻抗定位方法通過測量故障點前后的電壓、電流，計算故障點的阻抗，實現(xiàn)故障定位。人工智能定位方法通過對歷史故障數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立故障定位模型，實現(xiàn)故障的快速定位。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，電力線路智能故障定位技術(shù)將朝著更加智能化、高效化、精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。未來，智能故障定位技術(shù)將在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，如城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)等不同類型的配電網(wǎng)，以及高壓、低壓等各種電壓等級的線路。同時，隨著技術(shù)的不斷成熟和完善，智能故障定位技術(shù)將為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供更有力的保障。

3""案例分析

基于上述電力輸電線路工程智能監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的分析，本部分介紹了其應(yīng)用模式及效益，具體如表1所示。

國網(wǎng)棗莊供電公司[5]基于無人機(jī)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)自主開發(fā)了智能檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于所轄輸電桿塔坐標(biāo)定位的數(shù)據(jù)化、動態(tài)更新和云上共享，可精準(zhǔn)導(dǎo)航至故障點，打造了4"km輸變配無人機(jī)智能巡檢圈，實現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)備密集區(qū)就地就近智能巡檢。此外，基于具有前端識別功能的監(jiān)控裝置，還實現(xiàn)了密集通道、三跨區(qū)段、重要跨越的全覆蓋監(jiān)測和風(fēng)險即時推送。

國網(wǎng)武漢供電公司[6]使用“暫態(tài)錄波+AI算法”智能故障診斷技術(shù)，實現(xiàn)了電力線路故障的快速診斷和定位。該技術(shù)通過在線路側(cè)安裝高精度暫態(tài)錄波裝置，在主站側(cè)部署AI智能算法，實現(xiàn)對線路故障的精確捕捉和準(zhǔn)確判斷。在暴雨等惡劣天氣條件下，該技術(shù)成功幫助工作人員迅速定位了一條10"kV供電線路的故障部位，將原本需要排查的64.6"km線路縮短至1.8"km。

4""結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)智能化水平的不斷提高，智能監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在電力輸電線路中的應(yīng)用前景愈發(fā)廣闊。通過智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以實現(xiàn)對輸電線路的全方位、實時監(jiān)測和故障診斷，極大地提高了電力系統(tǒng)的運行效率和安全性。未來，隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，智能監(jiān)測與故障診斷技術(shù)將會更加智能化和精確化，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)

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[2]"李忠陽.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2024（4）：157-159，163.

[3]"周瑞.面向輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的光纖傳感器及覆冰智能預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：大學(xué)，2023.

[4]"KANWAL"S，JIRIWIBHAKORN"S.Artificial"Intelligence"based"Faults"Identification，Classification，and"Localization"Techniques"in"Transmission"Lines-A"Review[J].Latin"America"transactions，2023，21（12）：1291-1305.

[5]"鞠同心.山東棗莊：打造4千米無人機(jī)智能巡檢圈[EB/OL].（2024-03-15）[2024-03-20].https：//epaper.sgcctop.com/fzlb/pad/content/202403/20/content_721491.html.

[6]"武漢市科技創(chuàng)新局.電網(wǎng)出故障"AI算一算[EB/OL].（2024-06-27）[2024-07-03].https：//kjj.wuhan.gov.cn/xwzx_8/kjspxw/202407/t20240703_2423797.html.