电力系统继电保护及故障检测分析

宋浩铨

国网商丘供电公司

电力系统继电保护及故障检测分析

宋浩铨

国网商丘供电公司

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。

电力系统；继电保护；故障检测

在新时代的电力系统中，除技术工作之外最主要的工作就是电力系统的管理工作，而管理工作中最主要的是电力系统运行安全问题的管理，继电保护系统是电力系统安全运行的最重要保障之一，而对于继电保护系统中所存在的故障解析以及处理则成为了当前电力系统安全管理中的主要工作。

1 继电保护原理及作用

继电保护的基本原理是：通过PT、CT等设备在故障时的测量数据(电流、电压、相角等)，与保护设定时的参数进行比较，根据它们之间的差值，按照逻辑结构进行判别，进而发出警告信号或通过控制回路跳开相应断路器。继电保护系统可以起到自动、快速、选择地将故障设备、线路切除的作用，保证其他非故障线路的稳定可靠运行，减少对事故设备及线路的损害，遏制不安全事故的发生。

2 电力继电保护故障的检测

2.1 识别故障支路和故障接地

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。小波变化方法有一定局限性，实际应用中可以与神经网络、蚁群算法等结合，以保证故障检测的高效性，从而准确地确定故障类型。

2.2 综合故障分析系统的继电保护和检测方法

将危机保护装置进行网络化，使得继电保护之中关键装置的每一点均可以实行纵联串联及差动保护，且还得给系统之中的主站进行相应的协调管理提供一个数据处理、上传及通讯等通信的支持。且还得要依据继电保护装置反应的保护安装处的电气量，实施检测可以及时的将故障的位置、性质、原因及相应的参数找出来，立即的向系统之中的保护装置发出命令，精确的将出现故障的设备及元件查找出来，最大限度之上降低发生故障时候的经济损失，充分的加大系统的安全稳定性及可靠性。

3 继电保护故障维修技术

3.1 替换法

顾名思义，替换法就是指当电力系统中的可替换元件出现故障或损坏时，可利用同样的正常元件将故障元件替换下来，并故障查找范围缩小的同时也能够保证该系统的正常运行。该方法是在对自动化保护装置内部故障处理及排除时常见的、最简单的维修方法。

3.2 对照法

对照法将非正常的设备与正常设备的参数进行分析对照，从不同的地方找出异常设备的故障源。对照法主要应用于对已认为的接线错误进行排查，但在校验定值时出现预想值与测试值的对比出入过大，从而无法准确断定出现故障的原因。此外，在进行设备更换与回路改造后，出现二次接线不能及时并正确恢复时，可以对同类的接线设备进行参照，可以通过同一只表计测量在其他回路继电器中的应用来进行比较。

3.3 短接法

短接法是指故障检测人员利用短接线将电路中的某一段回路采用短接形式，将故障范围锁定后进行排除。如果故障不在该短接范围内，则依旧采用该方法在其他回路短使用，通过进一步缩小范围来准确判断故障点的具体位置，最终达到清楚故障的目的。由于短接法受到电路条件的限制，因此方法主要用于对继电器切换不运作等故障的排除。

3.4 逐项拆除法

逐项排除法是指通过将联合在一块的二次回路按照顺序一一进行脱开，接着再依次放回，如果此时出现故障，则说明了故障的具体位置。这种方法常用于直流接地的排查，还用于交流电源其熔丝无法放置等一些故障中。以直流接地的故障为例，可以先通过拉路法，依照电源负荷的主要特性，将直流屏供应的直流负荷中的各个回路进行短时拉开，尤其注意切断的时间不能超过3s，当某一回路被切除且故障也消失时，则表明该回路是出现故障的根源。此外，再通过对拉路法的进一步运用，准确判定故障的支路，最后分别拆开接地支路电源端的端子，直至找出故障点为止。

4 提高电力系统继电保护稳定性的措施

4.1 提高相关人员综合素质

相关人员的综合素质对电力系统的稳定运行有着直接影响，电力企业的领导应该要提高自身安全意识，积极为继电保护工作人员创造更多学习的机会，可以组织培训、讲座等，也可以派遣相关工作人员外出学习，切实提高员工自身专业水平。此外，工作人员要对继电保护装置的基本原理进行深入了解，掌握基本的故障处理方法，保证能够在第一时间应对故障，提高系统稳定性。

4.2 严格把好产品质量关

产品的质量对于继电保护工作十分重要，在采购相关装置时，要对其使用范围、寿命等进行综合考虑，以保证能够有效提高继电保护的效率。此外，继电保护装置通常会采用微电子技术，在此过程中不免会出现相应的电磁感应现象，而其产生的电磁波会对整个装置甚至是电力系统产生干扰，因此，要在保证产品质量的前提下，科学合理地对继电保护系统进行设计，消除其内部干扰，使其能够在常规条件下正常工作。

综上所述，继电保护已涉及到电力系统的各主要环节。发电、输电、变电、配电、小到设备的元件保护、达到设备以及输电线路保护。电力系统自动化程度的不断发展和提高，给继电保护提出更加严峻的目标和要求。继电保护是电力系统自动化的重要组成部分。具有十分重要的地位，是电力系统三防中重要防线之一，是保证系统安全、可靠稳定运行的坚强后盾。

[1]于炳其.电力系统继电保护故障分析及故障点查找方法[J].科技展望，2016，(25)：94.

[2]冯磊.浅析电力系统继电保护及故障检测[J].电子测试，2016，(12)：134+142.