電力系統(tǒng)故障診斷與排除技術(shù)方案電力系統(tǒng)作為能源輸送的核心網(wǎng)絡(luò)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)民生。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)備智能化程度的提升，故障的隱蔽性與處置難度也隨之增加。高效的故障診斷與排除技術(shù)，既是保障供電可靠性的關(guān)鍵，也是降低故障損失、提升電網(wǎng)韌性的核心支撐。本文結(jié)合工程實(shí)踐與技術(shù)演進(jìn)，從診斷方法、排除策略到預(yù)防機(jī)制，系統(tǒng)闡述電力系統(tǒng)故障處理的全流程方案，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維與技術(shù)優(yōu)化提供參考。一、故障診斷的核心技術(shù)體系（一）電氣量特征分析法電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率等電氣參數(shù)蘊(yùn)含著故障的關(guān)鍵信息。通過(guò)同步相量測(cè)量裝置（PMU）或故障錄波器采集暫態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合傅里葉變換、小波分析等算法，可識(shí)別故障時(shí)的諧波畸變、相位突變等特征。例如，單相接地故障會(huì)導(dǎo)致零序電流驟增，而相間短路則伴隨短路電流的倍數(shù)級(jí)上升。運(yùn)維人員可通過(guò)對(duì)比歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)曲線，快速定位故障區(qū)段——如配電網(wǎng)中，利用饋線終端單元（FTU）的電流突變信息，可縮小故障范圍至某條分支線路。（二）非電氣量監(jiān)測(cè)與診斷非電氣參數(shù)的異常往往預(yù)示著設(shè)備的潛在故障。以變壓器為例，油色譜分析通過(guò)檢測(cè)油中溶解的H?、CH?、C?H?等氣體含量及產(chǎn)氣速率，結(jié)合三比值法可判斷故障類型：若C?H?占比突出，多為電弧放電故障；CO、CO?濃度持續(xù)升高則指向固體絕緣過(guò)熱。此外，紅外測(cè)溫技術(shù)可捕捉設(shè)備接頭、繞組的溫度異常，如斷路器觸頭溫度超過(guò)80℃時(shí)，需警惕接觸不良引發(fā)的過(guò)熱故障。（三）智能診斷技術(shù)的融合應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如隨機(jī)森林、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）已逐步應(yīng)用于故障診斷。通過(guò)構(gòu)建包含數(shù)千條故障案例的數(shù)據(jù)庫(kù)，訓(xùn)練模型識(shí)別故障特征與設(shè)備狀態(tài)的關(guān)聯(lián)規(guī)律。某電網(wǎng)公司的實(shí)踐表明，基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷模型，對(duì)變壓器繞組故障的識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)92%以上。專家系統(tǒng)則通過(guò)整合領(lǐng)域知識(shí)（如保護(hù)動(dòng)作邏輯、設(shè)備故障樹(shù)），模擬人工決策過(guò)程，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維提供故障原因的多維度分析。二、故障排除的分層實(shí)施策略（一）按故障類型的處置方案1.短路故障單相接地、相間短路等故障需優(yōu)先隔離。以10kV配電網(wǎng)為例，運(yùn)維人員可通過(guò)“分區(qū)域拉閘”法縮小故障范圍：依次斷開(kāi)分支開(kāi)關(guān)，結(jié)合故障指示器狀態(tài)判斷故障點(diǎn)。確認(rèn)故障點(diǎn)后，若為導(dǎo)線短路，需更換受損線段并恢復(fù)絕緣；若為設(shè)備短路（如開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部），則需拆解檢修，必要時(shí)更換斷路器、互感器等元件。2.斷線故障線路斷線常伴隨電壓驟降與負(fù)荷丟失。通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢或地面排查，可快速定位斷點(diǎn)。處理時(shí)需注意導(dǎo)線張力平衡，采用壓接或焊接工藝恢復(fù)線路，必要時(shí)加裝耐張絕緣子以增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于電纜斷線，需借助電纜故障測(cè)試儀定位斷點(diǎn)，采用熱縮或冷縮接頭進(jìn)行修復(fù)。3.設(shè)備本體故障變壓器繞組變形、斷路器拒動(dòng)等故障需專業(yè)處置。以變壓器繞組故障為例，需先放油、吊罩，通過(guò)繞組變形測(cè)試儀檢測(cè)繞組變形程度，若為輕度變形可進(jìn)行絕緣修復(fù)，重度變形則需更換繞組。斷路器拒動(dòng)多因操動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀或控制回路故障，需拆解機(jī)構(gòu)、清潔潤(rùn)滑，或更換接觸器、繼電器等二次元件。（二）應(yīng)急處理的標(biāo)準(zhǔn)化流程1.故障響應(yīng)與隔離保護(hù)裝置動(dòng)作后，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)在3分鐘內(nèi)推送故障信息至運(yùn)維終端。運(yùn)維人員需攜帶工器具（如驗(yàn)電器、絕緣桿）趕赴現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)“聽(tīng)、看、測(cè)”初步判斷故障類型：聽(tīng)設(shè)備異響，看絕緣子放電痕跡，測(cè)接地電阻確認(rèn)故障性質(zhì)。2.方案制定與資源調(diào)配根據(jù)故障等級(jí)（如一級(jí)故障需4小時(shí)內(nèi)恢復(fù)），制定“最小停電范圍”的修復(fù)方案。若為變電站母線故障，需啟動(dòng)備自投裝置轉(zhuǎn)移負(fù)荷，同時(shí)組織搶修隊(duì)伍更換母線絕緣子或觸頭。3.實(shí)施與驗(yàn)證故障處理后，需進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試、耐壓試驗(yàn)等驗(yàn)證環(huán)節(jié)。例如，電纜修復(fù)后需進(jìn)行15kV耐壓試驗(yàn)，持續(xù)1分鐘無(wú)擊穿方可投運(yùn)。恢復(fù)供電后，需監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度、負(fù)荷曲線，確保無(wú)二次故障。三、工程實(shí)踐案例：某220kV變電站變壓器故障處置故障診斷：2023年夏季，某變電站#2主變油色譜數(shù)據(jù)顯示C?H?含量從0.1μL/L升至5.2μL/L，產(chǎn)氣速率超過(guò)20mL/day。結(jié)合紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)繞組熱點(diǎn)溫度達(dá)130℃，初步診斷為繞組匝間短路。排除過(guò)程：1.停電隔離：斷開(kāi)變壓器高低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，投入備用變壓器轉(zhuǎn)移負(fù)荷。2.解體檢修：放油后吊罩，發(fā)現(xiàn)B相繞組存在3處匝間擊穿點(diǎn)。采用真空干燥+絕緣浸漆工藝修復(fù)繞組，更換受損絕緣紙。3.試驗(yàn)驗(yàn)證：修復(fù)后進(jìn)行繞組變形測(cè)試（短路阻抗偏差<1%）、局部放電測(cè)試（放電量<10pC），油色譜分析無(wú)特征氣體。4.投運(yùn)監(jiān)測(cè)：投運(yùn)后連續(xù)72小時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷、溫度、油中氣體，各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定。四、故障預(yù)防與長(zhǎng)效運(yùn)維機(jī)制（一）全周期狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系在變電站部署在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)變壓器、GIS等設(shè)備的油色譜、局部放電、機(jī)械特性進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)分析趨勢(shì)，如某省電網(wǎng)通過(guò)分析5000臺(tái)變壓器的產(chǎn)氣數(shù)據(jù)，提前3個(gè)月預(yù)警23起潛在故障，避免了非計(jì)劃停電。（二）分層級(jí)運(yùn)維策略日常巡檢：采用“無(wú)人機(jī)+機(jī)器人”巡檢，重點(diǎn)排查絕緣子污穢、導(dǎo)線弧垂異常。定期試驗(yàn)：按規(guī)程開(kāi)展絕緣電阻、介損測(cè)試，斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)每3年1次。專項(xiàng)排查：迎峰度夏前，對(duì)重載線路、老舊設(shè)備進(jìn)行紅外普測(cè)，更換老化絕緣子。（三）人員能力提升開(kāi)展“故障模擬實(shí)訓(xùn)”，通過(guò)VR技術(shù)還原短路、斷線等故障場(chǎng)景，提升運(yùn)維人員的處置熟練度。建立“技術(shù)專家?guī)臁保槍?duì)復(fù)雜故障組織跨專業(yè)會(huì)診，如變壓器故障需電氣、化學(xué)、機(jī)械專業(yè)協(xié)同分析。結(jié)語(yǔ)電力系統(tǒng)故障診斷與排除技術(shù)的發(fā)展，正從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)