电力系统继电保护及故障检测浅述

[摘 要]电力系统是如今社会中人们生产生活中的核心元素，而电力系统中电力的安全问题又成为了其中最为重要的问题，而电力系统的继电保护装置则是电力安全的重要保障措施之一，但是随着电力系统的不断升级，继电保护在运行当中也产生了各种各样的故障，本文通过对电力系统继电保护动作中故障的了解，重点探讨了其故障检测的新方法。

[关键词]电力系统；继电保护；故障检测

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章号：1009-914X（2017）16-0265-01

1 导言

电力系统规模不断加大，目前全国将近有两万多个节点，每个节点对应相应变电站或发电厂。这么庞大的系统安全稳定性及运行质量特别重要，继电保护就是保证电力系统安全运行的装置。电力系统容易发生故障，最常见的故障为单相短路故障，其次还有两相短路、三相短路、短路、过电压、过负荷等。继电保护装置和检测系统能够确定故障类型，并自动进行故障切除或给运行人员发出警告，对电力系统中的设备进行有效保护，不至于因某处发生故障而影响其他线路的可靠运行，从而保证了电力系统供电的持续性。

2 电力系统继电保护常见故障

2.1 继电保护系统中设备的故障

电力系统中的继电保护工作是一项细致的工作，其中对于继电保护装置设备的要求特别严格，而继电保护装置中的设备问题往往出现在设备中构件的质量方面，从继电保护系统的工作原理来说几乎没有什么太大的问题，所有的继电保护系统对于电力系统运行时的故障检测方法都是一样的，而不同的电力系统中存在着不同的工作负荷，而继电保护设备也对电力系统的电流电压负荷有着不同的要求，所以在继电保护装置安装时要结合电力系统的工作负荷以及工作强度进行考虑，对于电力系统来说要选择合适的继电保护设施，争取继电装置中的每一个系统都要符合电力系统的实际标准，如果某一个部位的构件出现了问题将会影响整个继电保护装置的检测中的数据准确率甚至影响其运行，当继电保护系统出现设备问题时则会使其继电保护动作失控，甚至出现拒动或者误动的问题，影响电力系统的运行功能和电力系统整体的稳定。

2.2 继电保护系统的开关设备故障

继电保护系统中出现的开关设备的故障主要是由于继电保护系统与电力系统不匹配的原因造成的，首先在进行机电保护装置的选择是对于电力系统的工作强度是有科学的规定的，而电力系统中初始的继电保护设备往往是与之工作负荷较为匹配的，但是随着工作强度的加大或者继电保护系统使用时间的增多，继电保护装置也应该随之更新，否则如果发生继电保护装置老化或者超负荷的情况，会导致继电保护系统开关设备出现负荷密集，由于开关设备不能适应符合实际而出现继电保护开关设备的稳定性与准确性的问题，毕竟继电保护系统不能胜任电力系统的检测工作，电力系统的正常运行也会因此而受到影响，对于故障不能及时的排除，甚至发生电力事故。

2.3 电流互感饱和故障

由于继电保护设备终端的负荷不断增大，电力系统的运行过程中可能产生的短路现象中的电流也会不断的增强，而继电保护装置受到来自电流互感器饱和的影响也会慢慢增强，当短路的现象发生在靠近电力系统终端设备的位置上时，因为短路所产生的电流就会超过电流互感器单次规定电流的一百倍之多，而电流互感器的误差则是与短路电流倍数成正比例关系的，则继电保护系统检测到电力系统故障时所发出的阻止命令也会随着电流的过大而发生灵敏度降低的情况，这就意味着在电力系统运行中即使发生了故障，继电保护系统也不能及时的发现并且做阻断工作，着无疑增加了电力系统运行中的危险性，而这时继电保护系统中的定时限制通过电流装置也会由于电流的短路而发生故障，过流保护装置拒绝工作时其限制电流的程度几乎为零，电力系统依旧可以运行，但是却少了继电保护系统中的故障检测的安全保障。

3 电力系统继电保护常见故障检测方法

3.1 利用空间电磁场探测单相接地故障支路

当电力系统发生单项短路故障后，在短路点处前支路和后支路的零序电流及零序电压会有很大不同，其周围电场及磁场的分布也会不同，因此，可以依据零序电场和磁场来确定故障点的位置。判断依据：

（1）小电流接地系统稳定性。以典型的10kV线路为例，对五条支路进行故障点实验，首先确定正常支路的参数，然后与待检测故障线路进行对比分析，并将故障线路零序电流、电压等数据记录下来。没有故障的线路容性电流要超前电压90°，且零序功率为负值；发生故障的线路在短路位置之前零序电压落后电流90°，功率仍为负数，而短路之后零序电压超前电流90°，功率为正值。以此便可以判定出故障点位置，从而为电力系统及时排除故障保证稳定可靠运行奠定基础。

（2）配电线路磁场与电场的分布。一旦电力系统中某条线路发生故障就会引起线路周围磁场的变动，在不考虑互感的条件下，可对配电网中各接地点进行磁场探测，从而得出电压与电流磁场的分布，利用五次谐波电流作为检测信号，进而达到确定故障点的目的。

3.2 识别故障支路和故障接地相

小电流接地故障发生后，将会出现一段比较明显的暂态过程，可通过建立数学模型获得故障发生一段时间内的电流或电压波形，并测量出电流的畸变量，然后对接地点的电压或电流信号进行小波变换，从而得到频谱图像；最后分析出电流特征量和故障频带特征值，从而在不影响电力系统正常运行的情况下，对故障线路和故障点进行确定。

3.3 制定继电保护装置管理和检测体系

制定科学合理的故障管理体系能够确保系统故障后得到及时处理，延长供电持续时间。在满足继电器保护精度要求的前提下，完善保护和检测系统将有助于发挥继电保护的功能。

4 继电保护与检测方法

4.1 故障检测与继电保护网格化

对电力系统中各重要设备采用差动保护，并利用主站统一处理数据，根据继电保护装置提供的电流或电压信息，实时测量故障位置及类型，最后将测量数据汇总向保护装置发指令，达到快速切除故障设备的目的，从而保证电力系统安全、可靠。

4.2 继电保护和检测自动控制

自适应保护可动态检测系统运行模式，并根据故障类型不同自动设定保护数值，从而更好地满足电力系统运行要求，对改善线路保护、变压器保护等有很大帮助。

4.3 将各种智能算法应用于继电保护和检测系统中

目前，最常用的人工智能检测算法是人工神经网络，另外还有BCC算法、遗传算法等高级算法，它们可以自主学习、自组织，并对一些数据信息进行存储和处理。经过多年的发展，人工智能算法应用在继电保护中已经可以实现保护方向自动识别、故障自处理等功能，为继电保护和故障检测人员减轻了工作负担。在该领域，智能算法的应用还处于研究阶段，但具有光明的发展前景。

5 结束语

综上所述，继电保护系统是保证电力系统正常运行的关键所在，继电保护系统的故障信息分析处理的运用与开发也是继电保护系统的核心所在，其为电力系统的故障进行准确的分析并且提供及时的处理，让电力系统在安全的环境下得以正常运行，只有迅速消除继电保护系统中本身所存在的故障，保证继电保护系统设备的正常运行，才能充分发挥保护装置对于电网的稳定作用，提高供电系统的可靠性。

参考文献

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