電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)與案例總結(jié)電力系統(tǒng)作為能源供應(yīng)的核心樞紐，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)民生。故障診斷技術(shù)作為識(shí)別、定位電力系統(tǒng)故障的關(guān)鍵手段，通過整合多源信息、運(yùn)用先進(jìn)算法實(shí)現(xiàn)故障的快速研判，既能縮短故障處置時(shí)間，又能為設(shè)備運(yùn)維提供精準(zhǔn)依據(jù)。本文結(jié)合技術(shù)原理與實(shí)際案例，系統(tǒng)梳理故障診斷的核心方法與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為電力運(yùn)維提供參考。一、故障診斷技術(shù)體系與核心方法電力系統(tǒng)故障具有多誘因、強(qiáng)耦合、瞬態(tài)性的特點(diǎn)，診斷技術(shù)需兼顧實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。當(dāng)前主流技術(shù)可分為傳統(tǒng)分析方法與智能診斷技術(shù)兩類，二者在不同場景下協(xié)同發(fā)揮作用。（一）傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)1.繼電保護(hù)與故障錄波分析繼電保護(hù)裝置通過監(jiān)測電流、電壓的突變特征（如過流、零序電流）實(shí)現(xiàn)故障快速跳閘，而故障錄波器則記錄故障前后的電氣量波形。例如，某110kV輸電線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路保護(hù)裝置觸發(fā)跳閘后，運(yùn)維人員通過錄波圖中零序電流的持續(xù)時(shí)間、幅值變化，結(jié)合線路參數(shù)計(jì)算，快速定位故障點(diǎn)位于距變電站約8km的區(qū)段。此類技術(shù)依賴硬件邏輯與人工經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)勢(shì)在于可靠性高、響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是對(duì)復(fù)雜故障（如多點(diǎn)接地、跨電壓等級(jí)故障）的診斷精度有限。2.絕緣檢測與油色譜分析針對(duì)變壓器、GIS等設(shè)備的絕緣故障，油色譜分析通過檢測絕緣油中溶解氣體（如H?、CH?、C?H?）的含量與產(chǎn)氣速率，判斷故障類型（如過熱、放電）。某220kV變壓器因繞組匝間短路故障，油色譜檢測顯示C?H?含量驟增且產(chǎn)氣速率超過注意值，結(jié)合繞組直流電阻測試，最終確診為繞組變形引發(fā)的局部放電。該方法適用于隱性故障的早期預(yù)警，但需定期采樣，時(shí)效性受限于檢測周期。（二）智能診斷技術(shù)的應(yīng)用與演進(jìn)1.機(jī)器學(xué)習(xí)與故障模式識(shí)別基于歷史故障數(shù)據(jù)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如隨機(jī)森林、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），可對(duì)故障特征進(jìn)行自動(dòng)提取與分類。某電網(wǎng)公司將輸電線路的故障錄波數(shù)據(jù)（電壓、電流波形）轉(zhuǎn)化為時(shí)頻圖譜，通過CNN模型識(shí)別雷擊、樹障、鳥害等故障類型，診斷準(zhǔn)確率達(dá)92%。此類技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于處理高維數(shù)據(jù)的能力，但需大量標(biāo)注數(shù)據(jù)支撐模型泛化性。2.廣域測量系統(tǒng)（WAMS）與狀態(tài)估計(jì)依托PMU（相量測量單元）的廣域同步數(shù)據(jù)，WAMS可實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)功角、頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，WAMS通過分析各節(jié)點(diǎn)的相量軌跡，快速定位振蕩源（如某風(fēng)電場因無功控制策略不當(dāng)引發(fā)的次同步振蕩），為緊急控制提供依據(jù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)“就地診斷”的局限，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)級(jí)故障的全局感知。二、典型故障診斷案例與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)（一）輸電線路故障：雷擊與樹障的快速區(qū)分故障現(xiàn)象：某220kV線路重合閘動(dòng)作后再次跳閘，保護(hù)裝置顯示“距離保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作”。診斷過程：1.調(diào)取故障錄波圖，發(fā)現(xiàn)故障電流持續(xù)時(shí)間短（<0.5s），且故障后電壓恢復(fù)快，初步判斷為瞬時(shí)性故障；2.結(jié)合雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，該區(qū)域故障時(shí)段無雷擊記錄，排除雷擊可能；3.運(yùn)用無人機(jī)巡檢發(fā)現(xiàn)線路中段有樹木倒伏至導(dǎo)線，樹障導(dǎo)致相間短路。處置措施：清除樹障后，線路恢復(fù)正常運(yùn)行。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：多源數(shù)據(jù)融合（錄波+雷電定位+無人機(jī)）可快速區(qū)分瞬時(shí)/永久性故障，縮短巡線時(shí)間。（二）變壓器故障：油色譜與電氣試驗(yàn)的聯(lián)合診斷故障現(xiàn)象：某110kV變壓器油溫異常升高（超額定值15℃），負(fù)載率無明顯變化。診斷過程：1.油色譜檢測顯示H?、CH?含量顯著增加，產(chǎn)氣速率超過20mL/day，初步判定為過熱故障；2.繞組直流電阻測試發(fā)現(xiàn)A相電阻較歷史值偏差5%，結(jié)合繞組變形測試儀的頻響曲線，確診為A相繞組匝間短路；3.解體后發(fā)現(xiàn)繞組絕緣紙因長期過熱碳化，引發(fā)局部放電。處置措施：更換繞組后，變壓器恢復(fù)正常。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：油色譜分析與電氣試驗(yàn)的聯(lián)合應(yīng)用，可精準(zhǔn)定位變壓器內(nèi)部故障，避免“過度檢修”或“漏檢”。（三）母線故障：保護(hù)動(dòng)作邏輯與拓?fù)浞治龉收犀F(xiàn)象：某220kV變電站母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，多條出線跳閘。診斷過程：1.核查保護(hù)動(dòng)作報(bào)文，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間（20ms）與各出線電流互感器的采樣同步性一致，排除CT斷線誤動(dòng)可能；2.構(gòu)建變電站拓?fù)淠Ｐ?，結(jié)合故障錄波的電流分布（母線側(cè)電流遠(yuǎn)大于出線側(cè)），判定故障點(diǎn)位于母線本體；3.紅外測溫發(fā)現(xiàn)母線橋接頭處溫度達(dá)120℃，拆解后確認(rèn)接頭螺栓松動(dòng)引發(fā)電弧放電。處置措施：緊固螺栓并復(fù)緊，母線恢復(fù)供電。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：保護(hù)動(dòng)作邏輯分析與拓?fù)浣＝Y(jié)合，可快速定位母線故障，避免擴(kuò)大停電范圍。三、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與實(shí)踐建議（一）技術(shù)演進(jìn)方向1.多源數(shù)據(jù)融合診斷：整合SCADA、WAMS、在線監(jiān)測（如光纖測溫、局部放電）等數(shù)據(jù)，構(gòu)建“電氣量+非電氣量”的多維診斷體系，提升復(fù)雜故障的識(shí)別能力。2.邊緣計(jì)算與云平臺(tái)協(xié)同：在變電站部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（如波形壓縮、特征提?。?，再上傳至云端進(jìn)行全局分析，平衡診斷的實(shí)時(shí)性與算力需求。3.數(shù)字孿生與故障推演：基于電網(wǎng)數(shù)字孿生模型，模擬故障演化過程（如短路電流傳播、設(shè)備熱老化），為故障診斷提供“虛擬驗(yàn)證”，減少現(xiàn)場試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。（二）運(yùn)維實(shí)踐建議1.數(shù)據(jù)積累與質(zhì)量管控：建立標(biāo)準(zhǔn)化的故障數(shù)據(jù)庫，標(biāo)注故障類型、特征參數(shù)、處置措施，為智能診斷模型提供高質(zhì)量訓(xùn)練樣本。2.技術(shù)融合與工具迭代：配置“錄波分析+AI診斷+無人機(jī)巡檢”的一體化裝備，提升現(xiàn)場診斷效率；定期開展技術(shù)培訓(xùn)，強(qiáng)化運(yùn)維人員對(duì)多技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用能力。3.故障預(yù)警與主動(dòng)運(yùn)維：基于診斷結(jié)果建立設(shè)備健康度評(píng)估模型，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備（如油色譜異常的變壓器）實(shí)施“狀態(tài)檢修”，降低故障突發(fā)概率。結(jié)語電力系統(tǒng)故