（国网蒙东赤峰供电公司 内蒙古赤峰市 024000）
摘要：基于输电线路运行状态的分析，本文研究了影响输电线路正常运行的各种因素，利用下行法处理了其中的关键因素，并给出了直接评价其可靠性的数学模型，最终形成了输电线路运行状态评估的故障树分析法。这种方法具有准确性和实用性的特点，适用于常见的输电线路，可以快速找出输电线路的潜在故障，提高电网系统日常运行的稳定性。
关键词：输电线路；预警；安全评估
1 故障分析
按照故障的类型，输电线路发生的故障可分为单相接地、两相短路、两相接地、三相短路和三相接地等，其中单相接地故障至少占所有故障总数的90%。而输电线路发生故障的原因主要包括雷击、风害、鸟害和外力等。在所有故障中，雷击故障主要由不可控的雷电现象引起，与导线排列和杆塔设置等因素有着密不可分的关系；风害故障是指大风作用引起的输电导线与杆塔、导线或其他物体之间的放电现象，通常出现于间距大于500 m以上的山区环境中；鸟害故障是指体型较大的鸟类在飞行、筑巢、叼物或排泄的过程中，短接空气间隙，导致输电导线与接地物体之间形成短路，从而形成电网的故障，通常发生于水和食物丰富的地区，其时间大多集中每年的7月～10月期间；外力故障是指由例如大型机械等其他各种外力引起的输电线路故障，通常发生于城乡结合部、闹市区、施工现场和高速公路等地。
2 制约因素
根据故障分析可知，制约输电线路可靠性的主要因素由杆塔、绝缘子串、金具、导线和接地装置组成。1）杆塔主要由铁塔和钢筋混凝土电杆组成，其制约因素主要包括杆塔的倾斜程度、表面完整度、铁件变形量、辅材变形量、螺栓坚固程度、电杆保护层完整度、电杆裂纹情况、拉线直径变化和拉线防盗措施；2）绝缘子串主要有瓷质绝缘子和合成绝缘子两种，其制约因素主要包括表面清洁度、爬电比距、零值率、钢角松动情况；3）金具是输电线路中的需要经常更换的原件，直接影响输电线路的日常运行。其制约因素主要有金具的生锈、磨损、强度和松动情况；4）导线是输电线路的主要组成部分，承担着传输电能的主要任务，其制约因素主要有断股数量、绞线生锈、弧垂偏差、导地线连接和强度；5）接地装置主要由基本防护装置、地质状态和接地电阻等组成，是输电线路检修较少的设备，其制约线路可靠性的因素主要有金属生锈、地质状态、接地电阻、防护措施和接地铺设等情况。
3 软件实现
故障树模型是一种检验输电线路可靠性的预测算法，该方法通过预测输电线路的多种制约因素发生的可能性，从而计算输电线路的可靠性，形成输电线路运行状态的评估系统。为了完整地实现该系统，本文使用FTA(Fault Tree Analysis）软件构建其底事件到顶事件的逻辑关系，从而建立评估输电线路可靠性的故障树模型。
3.1 软件功能
FTA软件是一种与Windows兼容的分析系统可靠性的软件，主要用于故障树模型的建立与求解，其功能主要包括马尔可夫分析、共因失效分析和灵敏度分析等等。1）马尔可夫分析功能主要通过数字积分方法获取输电线路的变化情况，从而得到故障树中多个事件的联系，最终分别计算输电线路所有状态的发生概率；2）共因失效分析主要负责处理在故障树中无法判断的导致线路故障制约因素的情况，即计算多项底事件之间的相关性，进而得到线路故障的根本原因，最终得出线路故障发生的概率；3）灵敏度分析主要是指FTA通过分析软件数据库、故障树和后果表等部件，得到事件后果的最小割集，从而计算线路故障概率。
3.2 软件特点
FTA软件使用标准Window软件界面，提供简单易用的访问和编辑等功能。在编辑过程中，故障树的模型规模没有限制，可使用剪切、复制和粘贴等功能进行编辑；完成编辑后，软件将自动进行排版和美化，便于用户查看；此外，该软件可以自动求解和排列顶事件发生的概率、不可靠度、最小割集、bimbaum和fussell-vesely重要度等指标，可以兼容位图图像文件，分析和计算结果可以直接保存为多种类型的文件，并且可以与Access和Excel等软件通信，生成详细的各种科学图表。总体而言，FTA软件具有工作原理简单、操作方便和运算效果良好的特点，适用于系统化的可靠性评估。
3.3 软件设计
通过使用面对对象的编程思想，本文基于Visual C++设计和开发了具有交互作用的FTA软件。
基于CScroll View视图类，本文使用VC++软件中的应用程序向导设计了处理单个文档的Fault Tree项目，其具体设计方案如下：
3.3.1 视图类设计
为便于用户查看，本软件添加了缩放功能。实现步骤为：首先，建立CZoom View类；其次，使用CScroll View类实现放大和缩小等函数和相关变量，设定视图大小和缩放模式，实现载入光标等功能；最后，把CFaultTree View类修改为CZoom View类。在实现过程中，本文使用Class Wizard向CScroll View类中添加控制类的指针pCmd，同时添加ON＿WM＿LBUTTONUP和ON＿WM＿MOUSEMOVE等各种消息的处理函数。
3.3.2 文档类设计
在视图类和控制类设计完成之后，文档类设计面临着如何保存图形元素的问题。为了解决这个问题，本文使用链表的数据结构保存文档的图形元素，即使用coblist类中的Serialize函数完成图形文档的存储与读取。需要说明的是，在这一过程中，需要在图形文档的头文件中添加DECLARE＿SERIAL和IMPLEMENT＿SERIAL。
3.3.3 界面设计
软件界面是用户与系统进行交流的重要途径，其设计应具有功能性、美观性和反馈性等特点。具体来说，第一，功能性是指软件界面应包含完整的功能模块，即FTA软件需包括图形绘制、计算分析、模块化和共因失效分析等模块；第二，美观性是指软件界面的视觉、概念和语言均容易被理解和识别，同时界面的组件应尽量实现动态化、立体化和图标化；第三，反馈性是指用户在操作过程中应得到实时反馈，获取系统的实时状态。同时，软件界面的反馈应包括视觉反馈和听觉反馈，需要强调的是，当用户进行违规或非法操作时，软件应使用对话框的形式提醒用户。
3.3.4 建立图形类
为了记录故障树模型中各种制约因素的位置，本文设计了CGraphics图形基类。这一图形基类是由CObject类派生，是MFC库的根类。同时，CObject类还派生了CDrawBase、CDrawAndGate和CDrawModule等类，分别代表底事件、与门中间事件和模块事件等事件。在每一个类中，都需要添加其成员函数和变量，从而实现其画图功能。
3.3.5 建立控制类
由于Windows系统主要使用鼠标完成操作，而FTA软件是基于Windows系统的软件，所以本文建立了CCommand命令基类，完成画图操作的存储，其存储内容主要包括鼠标的拖动、按下和抬起等操作。此外，CCommand命令基类还派生了CCreateAnd、CCreateOr和CCreateBase等多个图形操作的命令类。
3.4 软件截图
在软件实现完成后，为了验证模型的正确性和软件的可行性，本文实现了评估输电线路运行状态的FTA软件，并使用具体的算例进行了测试。http://fgyi059acd5088d14c8fb376f1affd4548c1hkfuu5wbpbcwu6qfu.fgff.wap.gxlib.org/KXReader/Detail/GetImg?filename=images/GWDZ201924017_05200.jpg&uid=WEEvREcwSlJHSldRa1FhcEFLUmViSGFtTEZYVExWMGNwM1JIdXo4M0JxND0=$9A4hF_YAuvQ5obgVAqNKPCYcEjKensW4IQMovwHtwkF4VYPoHbKxJw!!
4 结束语
本文分析了引起输电线路的多种故障，从中提取了制约其可靠性的主要因素，在此基础上，通过引入故障树分析法，利用最小割集理论建立了故障树模型，并给出了相应的模型计算方法，形成了一个输电线路运行状态可靠性的评估系统。
参考文献
[1]何迎春.基于故障树的架空输电线路可靠性评估方法研究[D].重庆:重庆大学，2012.
[2]陈维，张力广，许维忠.基于故障树分析法的架空输电线路故障原因研究[J].通信电源技术，2015,32(6):19-20.
[3]江全才，魏飞翔，钱颖，等.基于故障树分析法的架空绝缘地线掉线原因分析[J].三峡大学学报:自然科学版，2012,34(5):58-61.
[4]刘通，代洲，王颂，等.架空输电线路的故障模式及相关故障树分析[J].南方电网技术，2013,7(6):108-112.