一、電力系統(tǒng)監(jiān)控的核心價值與體系架構(gòu)電力系統(tǒng)作為能源供應(yīng)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系到國計民生。監(jiān)控與故障診斷是保障電網(wǎng)可靠運行的“神經(jīng)中樞”，通過實時感知系統(tǒng)狀態(tài)、精準識別故障誘因，可有效縮短故障處置時間、降低停電損失。隨著新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建，新能源大規(guī)模并網(wǎng)、電網(wǎng)形態(tài)復(fù)雜化等趨勢，對監(jiān)控診斷的實時性、精準性、協(xié)同性提出了更高要求。（一）多層級監(jiān)控體系的技術(shù)構(gòu)成電力系統(tǒng)監(jiān)控體系以“數(shù)據(jù)采集-傳輸-處理”為核心邏輯，形成閉環(huán)管理：1.數(shù)據(jù)采集層：依托智能傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全域感知。輸變電環(huán)節(jié)采用PMU（相量測量單元）、紅外測溫裝置、局部放電傳感器，實時采集電壓、電流、溫度、振動等多維度數(shù)據(jù)；配電網(wǎng)通過FTU（饋線終端）、TTU（變壓器終端）捕捉負荷波動、故障暫態(tài)信號。以特高壓輸電線路為例，光纖光柵傳感器可實現(xiàn)±800kV線路溫度、應(yīng)力的毫秒級監(jiān)測，為過載預(yù)警提供依據(jù)。2.數(shù)據(jù)傳輸層：構(gòu)建“光纖為主、無線為輔”的通信網(wǎng)絡(luò)。骨干網(wǎng)采用IEC____協(xié)議保障實時性，配電網(wǎng)試點5G切片技術(shù)實現(xiàn)差動保護信號的低時延傳輸（端到端時延<20ms）。針對偏遠地區(qū)，電力線載波（PLC）與北斗短報文結(jié)合，解決通信盲區(qū)數(shù)據(jù)回傳難題。3.數(shù)據(jù)處理與分析層：基于EMS（能量管理系統(tǒng)）、WAMS（廣域測量系統(tǒng)）搭建監(jiān)控平臺。通過數(shù)據(jù)預(yù)處理（濾波、去噪、插值）消除電磁干擾影響，利用可視化技術(shù)（如拓撲圖、趨勢曲線）直觀呈現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)。某省級電網(wǎng)的監(jiān)控平臺已實現(xiàn)“一圖覽全網(wǎng)”，可動態(tài)展示新能源消納、設(shè)備負載率等核心指標。二、故障診斷技術(shù)的演進與實踐故障診斷是從“被動搶修”轉(zhuǎn)向“主動運維”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。技術(shù)路線經(jīng)歷了“經(jīng)驗驅(qū)動-模型驅(qū)動-數(shù)據(jù)驅(qū)動”的迭代，當前正朝著多源融合、智能決策方向發(fā)展。（一）傳統(tǒng)診斷方法的應(yīng)用邊界傳統(tǒng)方法依賴保護裝置動作邏輯與專家經(jīng)驗：繼電保護動作后，通過故障錄波器的暫態(tài)波形分析（如故障相電壓突變、電流幅值變化）判斷故障類型（短路、接地、斷線）；變壓器故障采用油色譜分析，通過H?、CH?等特征氣體含量診斷繞組過熱、局部放電；配電網(wǎng)單相接地故障，利用“零序電流方向法”結(jié)合FTU數(shù)據(jù)定位故障區(qū)段。但傳統(tǒng)方法存在局限性：復(fù)雜故障（如跨區(qū)域多重故障）易出現(xiàn)“誤判”，且依賴人工分析，時效性不足（如油色譜分析需24小時出結(jié)果）。（二）智能診斷技術(shù)的突破與落地1.機器學(xué)習(xí)驅(qū)動的故障識別：采用SVM（支持向量機）對輸電線路的行波信號分類，識別率達95%以上；隨機森林算法結(jié)合變壓器多源數(shù)據(jù)（油色譜、局部放電、負載率），提前3個月預(yù)警繞組變形故障。某電網(wǎng)公司的“設(shè)備健康度評估模型”，通過分析10萬+設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)，將誤報率降低40%。2.深度學(xué)習(xí)賦能的實時診斷：CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）提取故障暫態(tài)信號的時頻特征，LSTM（長短期記憶網(wǎng)絡(luò)）捕捉負荷曲線的趨勢異常。某變電站的“智能診斷終端”，通過邊緣計算實時分析200+傳感器數(shù)據(jù)，100ms內(nèi)識別GIS設(shè)備的局部放電類型（懸浮放電/沿面放電）。3.知識圖譜構(gòu)建診斷知識庫：整合設(shè)備臺賬、故障案例、運維規(guī)程，形成“故障-原因-處置”關(guān)聯(lián)圖譜。當變壓器油中H?含量超標時，系統(tǒng)自動推送“可能誘因（繞組過熱）+處置建議（負載率核查、紅外測溫）”，縮短運維決策時間。三、典型場景的故障診斷實踐（一）輸電線路故障：行波定位與多端協(xié)同2023年某500kV輸電線路發(fā)生A相接地故障，行波定位系統(tǒng)通過分析故障行波到達兩端變電站的時間差（Δt=3.2ms），結(jié)合線路參數(shù)（波速v=2.9×10?m/s），精準定位故障點距甲變電站15.2km，與現(xiàn)場巡查結(jié)果誤差<50m。同時，WAMS系統(tǒng)同步監(jiān)測到故障后系統(tǒng)功角波動（Δδ=1.2°），啟動緊急功率支援，避免連鎖故障。（二）變電站設(shè)備故障：多源數(shù)據(jù)融合診斷某220kV變電站變壓器突發(fā)跳閘，傳統(tǒng)油色譜分析顯示H?、C?H?含量異常（H?=120μL/L，C?H?=5μL/L），初步判斷為局部放電。結(jié)合特高頻局部放電檢測（檢測到300MHz頻段的脈沖信號）、紅外測溫（繞組熱點溫度135℃），診斷為“繞組匝間短路+油紙絕緣劣化”。檢修后拆解驗證，故障定位準確率100%。（三）配電網(wǎng)故障：主動式定位與自愈控制某10kV配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，傳統(tǒng)“試拉法”需逐段停電排查。通過饋線終端（FTU）的零序電流-電壓同步監(jiān)測，結(jié)合拓撲分析（故障區(qū)段為“甲支線3號桿-5號桿”），系統(tǒng)自動隔離故障區(qū)段、恢復(fù)非故障區(qū)域供電，停電時間從4小時縮短至15分鐘。該技術(shù)在長三角配電網(wǎng)推廣后，用戶平均停電時間（SAIDI）降低35%。四、現(xiàn)存挑戰(zhàn)與優(yōu)化路徑（一）核心痛點分析1.數(shù)據(jù)質(zhì)量瓶頸：電磁干擾導(dǎo)致傳感器數(shù)據(jù)噪聲（如電流互感器的暫態(tài)飽和），不同廠商設(shè)備的數(shù)據(jù)格式不兼容（如IEC____與DL/T634協(xié)議沖突），影響診斷準確性。2.診斷時效性不足：復(fù)雜故障（如跨區(qū)域電網(wǎng)故障）需人工整合多源數(shù)據(jù)，決策鏈冗長；深度學(xué)習(xí)模型的“黑箱特性”導(dǎo)致診斷結(jié)果可解釋性差，運維人員信任度低。3.多主體協(xié)同困難：省地調(diào)、廠站、運維單位的數(shù)據(jù)壁壘，導(dǎo)致跨區(qū)域故障（如特高壓聯(lián)絡(luò)線故障）的診斷信息碎片化，協(xié)同處置效率低。（二）針對性優(yōu)化建議1.數(shù)據(jù)治理體系升級：部署邊緣計算節(jié)點（如變電站側(cè)的智能網(wǎng)關(guān)），對原始數(shù)據(jù)進行實時濾波、去噪，減少傳輸壓力；建立“數(shù)據(jù)質(zhì)量評估模型”，通過統(tǒng)計分析（如3σ準則）識別異常數(shù)據(jù)，自動觸發(fā)傳感器校準。2.算法可解釋性增強：采用SHAP（SHapleyAdditiveexPlanations）算法解析深度學(xué)習(xí)模型的決策邏輯，生成“故障誘因貢獻度”報告，輔助運維人員理解；融合專家經(jīng)驗與模型輸出，構(gòu)建“人機協(xié)同”診斷機制（如專家規(guī)則修正模型誤判）。3.區(qū)域級協(xié)同診斷平臺：基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)共享聯(lián)盟鏈，省地調(diào)、廠站通過“聯(lián)盟節(jié)點”共享故障數(shù)據(jù)（脫敏處理后），實現(xiàn)跨區(qū)域故障的聯(lián)合診斷；試點“數(shù)字孿生電網(wǎng)”，在虛擬環(huán)境中模擬故障演化，提前驗證處置方案（如2024年某省級電網(wǎng)的數(shù)字孿生平臺，將故障處置方案驗證時間從2小時縮短至15分鐘）。五、未來發(fā)展趨勢（一）數(shù)字孿生驅(qū)動的預(yù)測性診斷構(gòu)建“物理電網(wǎng)-虛擬電網(wǎng)”實時映射的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過多物理場仿真（電磁、熱、機械）模擬設(shè)備老化、故障演化過程。某風(fēng)電場的數(shù)字孿生平臺，提前7天預(yù)測出箱變的絕緣老化故障，避免了風(fēng)機停運損失。（二）量子計算賦能的超大規(guī)模診斷量子算法（如量子支持向量機）可突破傳統(tǒng)算力瓶頸，實現(xiàn)億級設(shè)備的實時診斷。預(yù)計2025年，量子計算將在特高壓電網(wǎng)的故障定位中得到應(yīng)用，將計算時間從分鐘級壓縮至秒級。（三）自主診斷與自愈控制融合結(jié)合強化學(xué)習(xí)（RL）與故障自愈控制，實現(xiàn)“診斷-決策-執(zhí)行”閉環(huán)。某微電網(wǎng)的自主診斷系統(tǒng)，在檢測到分布式電源故障后，100ms內(nèi)切換至孤島運行模式，保障重要負荷供電。六、結(jié)論電力系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)正從“事后處置”向“事前預(yù)