电力系统继电保护及故障检测方法研究

摘 要：人们生产生活中需要电力维持正常，因此电力系统的安全性和稳定性会对人们的生产生活产生直接的影响。为了能够确保电力系统的安全性和稳定性，必须对电力系统进行检测、控制和保护，而继电保护与故障检测均能够在电力系统运行中应用，是保证电力系统安全性的重要措施。本文主要分析了电力系统继电保护及故障检测的作用，阐述了基于小电流接地系统的故障检测方法，并针对综合故障分析系统的功能、继电保护与故障检测方法进行了研究和探讨。

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

随着我国经济的快速发展，城市规模也逐渐增大，各地区电力系统规模也日益增大，导致电力系统所需要处理的故障问题也逐渐增多，难以确保电力系统正常运行。电力系统继电保护与故障检测主要指针对电力系统进行自动监测，同时做好对电力系统的控制与保护，属于电力系统安全性保护的重要系统设施。继电保护及故障检测能够针对多类故障问题发出报警信号，并做出跳闸处理，确保降低故障对电力系统造成的损害，以提高电力系统的安全性和稳定性。

一、电力系统继电保护及故障检测的作用

继电保护及故障检测的主要作用是保证电力系统的安全性，如果电力系统中继电保护的设备和元件出现故障问题，则此时继电保护装置能够体现出选择性、灵敏性、速动性和可靠性特征，向存在故障的设备和元件最近的断路器发出切断指令，确保故障能够被切断，避免故障问题的扩散，降低故障设备和元件对电力系统的破坏程度，提高电力系统的安全性。继电保护装置及故障检测还能够针对电力系统中的保护设备和滤波设备等二次装置进行实时监控，确保电力系统安全稳定运行。同时继电保护装置及故障检测还能够实现对电力系统异常情况的自动分析，且具有快速性和准确性，能够高效诊断出故障发生位置和故障性质。

电力系统中设备出现故障或处于异常工作状态时，继电保护装置能够根据设备的运行维护标准和异常工作情况进行提示，即通过发出报警信号的方式，确保工作人员能够及时了解到电力系统中存在异常运行情况，同时能够以最快的速度进行处理，保证设备的安全性。如果设备出现故障时，现场没有工作人员，则继电保护装置能够直接针对系统进行处理，如切断故障电气设备，以确保电力系统的安全性和稳定性。

二、基于小电流接地系统的故障检测方法

（一）空间电磁场探测单相接地故障支路方法

如果电力系统中小电流接地系统存在单相接地问题，此时接地点的前向支路、后向支路等会出现不同的特征，而且周围电场和磁场也会出现变化。技术人员采用小电流接地系统稳态分析，能够针对正常支路和故障支路的5条配电线支路进行故障点探测试验，然后根据探测结果，获得正常支路参数、故障支路参数。故障参数就系统参数等，随后针对该类参数进行稳态分析，获得故障稳态条件下，配电系统支路零序容性电流及零序容性功率的特征。如果非故障零序容性电流超前零序电压为π/2，则零序容性功率为负。如果故障支路故障点前向零序容性电流超前零序电压为π/2，则零序容性功率为负，如果故障支路故障点后向零序容性电流超前零序电压为π/2，则零序容性功率为正。

技术人员进行配电线路的电场和磁场分析，需要不考虑负载和线路间的互感影响，针对周边电磁场进行仿真接地点探测。电场信号和磁场信号分别进入放大器、滤波器和过零比较器等进行探测，并汇总至比相器和示波器，可以得出三相电压和电流三相合成的电场和磁场与零序电压和零序电流分别产生的电场和磁场，能够可替代。技术人员可以利用五次谐波电流电压的电场和磁场进行检测，即利用空间电磁场探测故障支路和故障点就有可靠性和可行性。

（二）识别故障支路与故障接地相的方法

在电力系统中如果小电流接地系统存在单相接地故障，则此时会出现多故障特征暂态情况。针对该种情况，技术人员可以通过建立仿真模型，获得故障发生前几个周波的暂态信号波形，继而可以判断出支路符合电流出现波形瞬时畸变，得出故障支路与健全支路的三相电流能量时谱，从而实现获得故障后小波能量接地选线选相判据，达到在系统还没有收到故障较大影响的情况下，判断出故障支路和故障接地相。另外为了能够更进一步提高小电流接地选线和故障定位的准确性，可以将小波变换与神经网络、模糊识别和专家系统等人工智能相结合，将其应用到配电网系统故障检测中。

三、综合故障分析系统的功能

综合故障分析系统的主要作用是为电力系统工作人员快速提供简要的故障信息，包含故障的准确位置、开关跳闸情况以及保护动作行为等，以确保能够使工作人员以最高效率做出系统恢复决策，同时该能够提供各个保护装置故障过程的详细信息、故障电压电流变化信息及故障分量对保护装置的影响等，具有信息量详细且庞大的特征。

综合故障分析系统主要功能为能够针对就地站保护与故障录波器时钟同步，同时为站内自动化监控系统提高重要数据，针对数据进行智能化处理，确保能够满足不同设备间数据传输的转换，达到不同工作对象工作需求标准。综合故障分析系统能够有效提高测距准确性，主要是利用双短故障测距进行计算，且实现与MIS系统的数据接口和数据交换，提高数据上网灵活性。此外综合故障分析系统还具有故障系统集中处理功能、故障信息共享功能和故障信息综合利用能力等。

四、综合故障分析系统的继电保护与故障检测方法

（一）网络化继电保护与故障检测方法

继电保护装置是保证电力系统安全稳定运行的重要设备，为了确保继电保护个主要设备的保护装置的可靠性，可以采用网络化继电保护与故障检测，即实施微机保护装置网络化，实现对保护装置的差动和纵联串联保护。微机保护装置网络化主要是由主站进行统一协调和管理，如提供数据通信与处理等支持，同时还能够保护继电保护装置安装处的电气量，判断出故障位置、故障参数、故障性质和故障原因等，继而快速准确的切除故障元件，提高电力系统和继电保护系统的安全性和可靠性。

（二）自适应控制继电保护与故障检测方法

采用自适应控制保护系统，主要是针对电力系统的运行方式变化和故障状态变化等进行检测，同时可以根据实时变化状态自动改变保护性能，确保能够适应电力系统各种转台变化，提高输电线路距离保护、发电机保护、变压器保护等电力系统响应与继电保护系统的系能，实现继电保护系统可靠性。

（三）人工神经网络继电保护与故障检测方法

采用人工神经网络继电保护与故障检测，主要是依据生物神经系统的神经网络、模糊逻辑、遗传算法等，将其应用在电力系统继电保护中，以期提高继电保护的作用。人工神经网络技术具有自组织、自学习、自适应等能力，且还能够实现分布式信息存储和并行处理，同时还能够明确判断出电力系统中发故障的方向，判断出故障的类型，同时检测出故障的距离，实现对电力系统各个设备的保护。

（四）变电站综合自动化继电保护与故障检测方法

变电站综合自动化继电保护与故障检测措施主要是将自动控制系统、计算机信息采集系统和处理、网络通信系统等多个技术综合在一起进行电力系统保护，包含测量功能、信号功能、保护功能、控制功能、计费功能、继电保护功能、紧急控制功能、故障录波功能、RTU功能、维修状态信息处理功能等，实现对电力系统的综合化管理。变电站综合自动化计算机系统能够替代工作人员实现对数字化变电站的监测，包含监视、控制、操作、测量、记录和统计分析，同时还能够实现对故障状态的监视，针对故障问题及时发出报警信号，且能够针对故障按照顺序进行记录。实现利用通信网络针对变电站整体协调问题和功能单一问题等进行处理，将其分割成各个独立的装置，同时满足资源共享、远方控制与信息共享等变电站集成自动化。

此外变电站集成自动化系统，能够将间隔继电保护的控制、保护、数据处理等全部集成在多功能数字装置中，采用光纤总线进行连接，以确保满足间隔内部、间隔间、间隔同站级间的网络通信，从而实现对整个继电保护系统的优化。

结语

综上所述，电力系统的安全性和稳定性能够直接影响人们的正常通电，因此电力企业需要加强机电保护与故障检测。为了提高继电保护与故障检测质量，需要注重应用全新的故障检测方法，并推动电力系统和继电保护系统向自动化、智能化、网络化等方向发展，以提高电力系统的安全性和可靠性。

参考文献

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