電力系統(tǒng)維護(hù)與故障排查技術(shù)引言電力系統(tǒng)作為能源傳輸與分配的核心載體，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)乎社會(huì)生產(chǎn)連續(xù)性與民生用電安全。隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)張、新能源并網(wǎng)比例提升及設(shè)備智能化升級，傳統(tǒng)“事后搶修”的運(yùn)維模式已難以滿足高可靠性供電需求。本文立足工程實(shí)踐，系統(tǒng)剖析電力系統(tǒng)維護(hù)的技術(shù)體系與故障排查的科學(xué)路徑，為運(yùn)維人員提供兼具理論深度與實(shí)操價(jià)值的技術(shù)指引。一、電力系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)的體系化構(gòu)建1.預(yù)防性維護(hù)的策略升級傳統(tǒng)“定期檢修”模式易導(dǎo)致“過維護(hù)”（增加成本）或“欠維護(hù)”（埋下隱患），基于狀態(tài)的維護(hù)（CBM）與基于風(fēng)險(xiǎn)的維護(hù)（RBM）成為主流方向。以變壓器運(yùn)維為例，通過油色譜分析（檢測H?、CH?、C?H?等溶解氣體含量）判斷絕緣老化階段，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行年限、負(fù)荷率等參數(shù)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)矩陣，動(dòng)態(tài)調(diào)整維護(hù)周期。某電網(wǎng)公司應(yīng)用該策略后，變壓器非計(jì)劃停運(yùn)率下降32%。2.狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的多維應(yīng)用紅外熱成像：通過捕捉設(shè)備表面溫度場，快速定位接頭松動(dòng)、絕緣子污穢等缺陷。如變電站母線接頭溫升超過55K（與環(huán)境溫差）時(shí)，需立即排查接觸電阻問題。局部放電監(jiān)測：采用特高頻（UHF）傳感器檢測GIS、電纜的絕緣缺陷（如氣隙放電、沿面放電），結(jié)合相位分辨局部放電（PRPD）圖譜識(shí)別放電類型，提前3-6個(gè)月預(yù)警絕緣擊穿風(fēng)險(xiǎn)。在線油色譜分析：搭載氣相色譜儀的在線監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)跟蹤變壓器油中特征氣體變化，通過“三比值法”或人工智能算法預(yù)判故障類型（過熱/放電）。3.設(shè)備全壽命周期的閉環(huán)管理從設(shè)備選型（考慮環(huán)境適應(yīng)性、負(fù)載裕度）、安裝調(diào)試（嚴(yán)格執(zhí)行交接試驗(yàn)）到退役評估（剩余壽命預(yù)測），構(gòu)建全周期管理體系。借助數(shù)字孿生技術(shù)，建立設(shè)備虛擬模型，實(shí)時(shí)映射物理設(shè)備的溫度、振動(dòng)、絕緣參數(shù)，模擬不同工況下的性能衰減趨勢，為運(yùn)維決策提供量化依據(jù)。二、故障排查的科學(xué)方法與技術(shù)路徑1.故障診斷的邏輯框架故障樹分析（FTA）：以“線路跳閘”為頂事件，向下分解為“過流保護(hù)動(dòng)作”“短路故障”等中間事件，最終定位“絕緣子擊穿”“外力破壞”等底事件，通過布爾邏輯運(yùn)算量化故障概率。魚骨圖分析法：從“人（誤操作）、機(jī)（設(shè)備老化）、料（材料缺陷）、法（運(yùn)維流程）、環(huán)（環(huán)境干擾）”五維度梳理故障誘因，結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)縮小排查范圍。2.典型故障的排查流程（以變壓器故障為例）1.報(bào)警響應(yīng)：SCADA系統(tǒng)觸發(fā)“油溫過高”“瓦斯保護(hù)動(dòng)作”報(bào)警，運(yùn)維人員第一時(shí)間調(diào)取歷史曲線（油溫、負(fù)荷、油位變化趨勢）。2.現(xiàn)場初檢：檢查油枕油位、本體有無變形，用紅外測溫儀掃描繞組、鐵芯溫度分布，初步判斷故障區(qū)域。3.專業(yè)檢測：開展油色譜分析（若為瓦斯保護(hù)動(dòng)作，區(qū)分輕/重瓦斯：輕瓦斯多為油中氣體析出，重瓦斯需警惕內(nèi)部短路）；結(jié)合繞組變形測試儀（頻率響應(yīng)法）檢測繞組位移，定位故障點(diǎn)。4.原因溯源：結(jié)合設(shè)備運(yùn)行年限、維護(hù)記錄（如是否超周期未檢修）、環(huán)境因素（如雷擊、污穢），確定故障根因（如絕緣紙老化引發(fā)的匝間短路）。3.智能診斷技術(shù)的落地實(shí)踐專家系統(tǒng)：基于規(guī)則庫（如“若油中C?H?含量＞5μL/L且增長速率＞10%/月，則判定為電弧放電故障”），自動(dòng)匹配故障現(xiàn)象與解決方案，縮短診斷時(shí)間50%以上。機(jī)器學(xué)習(xí)：以LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析變壓器多源數(shù)據(jù)（油溫、油色譜、振動(dòng)），故障識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)92%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法（75%）。數(shù)字孿生仿真：模擬故障時(shí)的電磁、熱、機(jī)械參數(shù)變化，輔助定位隱蔽性故障（如繞組內(nèi)部匝間短路）。三、工程實(shí)踐的難點(diǎn)與破局策略1.多源數(shù)據(jù)融合的挑戰(zhàn)不同監(jiān)測系統(tǒng)（如SCADA、在線監(jiān)測、巡檢機(jī)器人）的數(shù)據(jù)格式、采樣頻率不統(tǒng)一，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)孤島”。解決方案：搭建數(shù)據(jù)中臺(tái)，采用邊緣計(jì)算預(yù)處理異構(gòu)數(shù)據(jù)（如將紅外圖像溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量），通過時(shí)序數(shù)據(jù)庫（TSDB）實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的時(shí)空關(guān)聯(lián)分析。2.復(fù)雜故障的耦合分析電網(wǎng)故障時(shí)多設(shè)備同時(shí)報(bào)警（如線路跳閘伴隨變壓器、斷路器異常），傳統(tǒng)方法難以區(qū)分因果關(guān)系。引入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，量化各設(shè)備故障的條件概率，結(jié)合故障時(shí)序（如斷路器拒動(dòng)先于線路跳閘），快速定位“根源故障”（如斷路器機(jī)構(gòu)卡澀）。3.極端環(huán)境下的運(yùn)維困境高海拔（低氣壓、強(qiáng)紫外線）、強(qiáng)電磁干擾地區(qū)，傳統(tǒng)傳感器易出現(xiàn)誤報(bào)/漏報(bào)。對策：研發(fā)抗干擾傳感器（如光纖光柵傳感器監(jiān)測溫度/應(yīng)變，不受電磁干擾）；無人機(jī)搭載“紅外+紫外”雙光譜成像儀，在-30℃至50℃環(huán)境下穩(wěn)定作業(yè)，識(shí)別絕緣子裂紋、鳥窩隱患。四、案例：某220kV變電站變壓器故障的排查與修復(fù)故障現(xiàn)象：1號(hào)主變輕瓦斯報(bào)警頻發(fā)，油位異常下降，負(fù)荷高峰時(shí)油溫超85℃。排查過程：1.紅外測溫發(fā)現(xiàn)繞組熱點(diǎn)（局部溫度達(dá)110℃，與環(huán)境溫差65K）；2.油色譜分析顯示H?=80μL/L、C?H?=3μL/L，結(jié)合三比值法判定為“低溫過熱+局部放電”；3.繞組變形測試（頻率響應(yīng)法）發(fā)現(xiàn)繞組阻抗突變，定位為“B相繞組匝間短路”。修復(fù)措施：吊罩檢修，更換B相繞組，真空注油后開展耐壓試驗(yàn)（1.3倍額定電壓下無放電）。運(yùn)維優(yōu)化：加裝在線油色譜監(jiān)測裝置，將維護(hù)周期從“每年1次”調(diào)整為“每季度1次狀態(tài)評估”，后續(xù)3年無同類故障。五、未來發(fā)展趨勢1.數(shù)字化運(yùn)維的深度滲透5G+物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)“秒級感知”，運(yùn)維人員通過AR眼鏡遠(yuǎn)程查看設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如GIS氣室內(nèi)部放電點(diǎn)），結(jié)合數(shù)字孿生模型模擬檢修方案。2.預(yù)測性維護(hù)的普及基于Transformer-2（大模型）分析電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)，提前6個(gè)月預(yù)測設(shè)備故障（如電纜絕緣老化、斷路器機(jī)械磨損），將非計(jì)劃停運(yùn)率再降20%。3.無人化巡檢的規(guī)?；瘧?yīng)用無人機(jī)（搭載激光雷達(dá)+紅外成像）自動(dòng)巡檢輸電線路，識(shí)別樹障、鳥巢；輪式機(jī)器人（配備超聲波探傷儀）沿電纜隧道排查局放缺陷，運(yùn)維效率提升3倍。結(jié)語電力系統(tǒng)維護(hù)與故障排查技術(shù)正從“被動(dòng)搶修”向“主動(dòng)預(yù)防”“智能預(yù)測”躍遷。運(yùn)維人員需以“全周期管理”為核心，融