配電網(wǎng)直接面向用戶，是保證供電質(zhì)量、創(chuàng)新用戶服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用戶感受到的停電事故中絕大部分由配電網(wǎng)故障引發(fā)。

目前配電網(wǎng)故障處理工作的關(guān)注重點

自2015 年國家能源局印發(fā)《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃(2015—2020 年)》以來，我國在事中和事后階段的故障處理技術(shù)方面取得了顯著成效，如柔性接地、主動消弧、故障隔離等，大幅提升了供電可靠性。然而，傳統(tǒng)事中和事后階段的故障處理技術(shù)無法避免故障發(fā)生，未來隨著高滲透率新能源接入，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)的單鏈環(huán)、輻射狀配電網(wǎng)，發(fā)展為多鏈環(huán)、環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)電網(wǎng)，配電網(wǎng)故障下繼電保護難以整定，新能源孤島運行也增加了火災(zāi)、觸電等風(fēng)險。在電能替代趨勢下，電采暖、電窯爐、數(shù)據(jù)中心等負(fù)荷快速增長，對故障停電容忍度極低。因此，預(yù)防故障停電將成為新形勢下提升供電可靠性的核心訴求，2024 年《國家發(fā)展改革委 國家能源局關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》中也提出了“將保障電力安全可靠供應(yīng)作為首要任務(wù)”的要求。

配電網(wǎng)早期故障階段的示意圖

初次早期故障時的不同階段電壓與電流波形對比

配電線路作為配電網(wǎng)的主要組成部分，具有點多面廣、單位造價低的特點，傳統(tǒng)的紅外熱成像、局部放電檢測、無人機巡視等周期性巡視手段可有效發(fā)現(xiàn)故障隱患，但運維成本較高、難以全時全域覆蓋。大部分配電線路故障在發(fā)生前有間歇性電弧現(xiàn)象，未觸發(fā)保護動作就能夠自行恢復(fù)，該現(xiàn)象在數(shù)小時至數(shù)周時間內(nèi)由弱變強，最終發(fā)展為永久性故障。在此期間，電弧能量足以引起電壓、電流的波動，并在配電線路中沿線傳播，能夠被故障指示器、饋線終端單元等裝置檢測到，可作為故障預(yù)警的切入點。《配電線路早期故障基礎(chǔ)理論與檢測技術(shù)》將配電線路早期故障定義為由短時介電性能下降導(dǎo)致不斷燃弧和熄弧的過程，是一種特有的瞬時故障，具有間歇性、自恢復(fù)性、發(fā)展性等特點，在早期故障階段及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，是實現(xiàn)故障事前預(yù)警、主動處理的有效手段。

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配電線路早期故障基礎(chǔ)理論與檢測技術(shù)購買

劉亞東, 嚴(yán)英杰 著

北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 12

ISBN 978-7-03-082991-7

本書結(jié)合作者近年來完成的國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃、中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項目等相關(guān)研究成果，對配電線路早期故障基礎(chǔ)理論與檢測技術(shù)進(jìn)行闡述，整體上采用廣域監(jiān)測的思想，提出配電線路早期故障分布式檢測與辨識架構(gòu)，可實現(xiàn)低成本、全時空覆蓋配電線路故障事前預(yù)警。針對早期故障的動態(tài)發(fā)展和多次間歇性發(fā)生的特點，分布式檢測線路上間歇性產(chǎn)生的早期故障電壓、電流信號并定位故障，依據(jù)不同類型早期故障發(fā)展規(guī)律尋找其在電氣特性上的差異，并結(jié)合長時間尺度下電氣特性的演化規(guī)律建立早期故障辨識模型，在繼電保護系統(tǒng)動作之前就定位故障點并辨識故障類型，將配電線路故障處理的防線由事后推進(jìn)到事前，支撐配電線路故障事前預(yù)警、主動處理，從源頭上遏制故障。

基于人工智能的早期故障辨識分析方法：類人概念學(xué)習(xí)框架。本書提出一種基于層次貝葉斯程序?qū)W習(xí)(HBPL)框架的早期故障檢測方法。該框架通過探索波形背后的組合性和因果關(guān)系，即使很少的樣本也可以提供足夠的信息來支持檢測。該框架包含以下兩個步驟：波形分解和概率學(xué)習(xí)。波形分解是從波形產(chǎn)生基元，然后基于這些基元定義波形的生成過程，該過程用于概率學(xué)習(xí)。模型的檢測結(jié)果是計算給定配電系統(tǒng)中先前出現(xiàn)的異常信號屬于早期故障的概率

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的配電線路早期故障辨識方法：RSSPN 模型的整體框架。本書提出一種用于配電系統(tǒng)故障原因分類的小樣本分類器，即魯棒的半監(jiān)督原型網(wǎng)絡(luò)(RSSPN)，利用基本的原型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和半監(jiān)督學(xué)習(xí)的思想，為解決人工智能在配電網(wǎng)應(yīng)用中經(jīng)常面臨的數(shù)據(jù)不足的問題提供了新思路

配電線路早期故障檢測涉及電力、傳感、人工智能等多技術(shù)領(lǐng)域，本書主要結(jié)合作者的科研工作對關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行論述。共分為五章。第1 章為配電線路早期故障的背景、內(nèi)涵、研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)，讓讀者了解配電線路早期故障的研究意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第2～4 章為本書核心內(nèi)容，圍繞故障電弧演化機理“看不清”、機理缺失下故障“辨不準(zhǔn)”、復(fù)雜工況下裝置“測不穩(wěn)”三大難題，撰寫配電線路早期故障電弧動態(tài)演化機理、高泛化性辨識技術(shù)、高可靠檢測技術(shù)三方面內(nèi)容；第5章為配電線路早期故障的研究總結(jié)與展望，讓讀者了解配電線路早期故障相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢，以及未來可延伸的居民、工業(yè)等用電安全場景。

本書的研究成果是作者所在的上海交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、國家能源與智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心的教師及所指導(dǎo)的研究生共同取得的。直接參與本書撰寫的有劉亞東研究員、嚴(yán)英杰副研究員，其中劉亞東研究員撰寫了第1～3 章，嚴(yán)英杰副研究員撰寫了第4、5 章。江秀臣教授、劉東教授為本書的研究和撰寫工作進(jìn)行指導(dǎo)并提出非常寶貴的建議和意見。在本書撰寫過程中，得到上海交通大學(xué)電氣工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和同事的大力支持與幫助，作者謹(jǐn)表示由衷的感謝。本書中涉及的一些數(shù)據(jù)和現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)資料得到了云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司、國網(wǎng)北京市電力公司、國網(wǎng)山東省電力公司等單位的幫助，在此一并深表感謝。

本文摘編自《配電線路早期故障基礎(chǔ)理論與檢測技術(shù)》（劉亞東, 嚴(yán)英杰著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 12）一書“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978-7-03-082991-7

責(zé)任編輯：郭 媛

本書可供電氣工程專業(yè)本碩博學(xué)生、高校教師、電力從業(yè)人員等參考使用。

《風(fēng)力發(fā)電機組傳動鏈設(shè)計制造與試驗技術(shù)》

《新型電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定控制》

《電力變壓器線圈內(nèi)暫態(tài)電壓計算》

（本文編輯：劉四旦）

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