浅谈电力系统继电保护与故障检测

刘 明

（国网湖南省电力公司怀化供电分公司，湖南 怀化 418000）

浅谈电力系统继电保护与故障检测

刘 明

（国网湖南省电力公司怀化供电分公司，湖南 怀化 418000）

文章通过阐述电力系统继电保护与故障检测的作用，引出以小电流接地系统为基础的故障检测方法；通过分析综合系统故障分析的功能，引出对综合故障分析系统的继电保护与故障检测的新方法，以更好地保护电力系统，确保其工作的稳定性与安全性。

电力系统；继电保护；故障检测；小电流接地系统；综合故障分析系统

在我国科学技术与社会经济飞跃进步的推动下，城市化进程不断加快，社会运行不断精密化，全国人民对电力的需求越加严格，电力系统作为社会运行中的一个重要组成部分，探究维护其安全与稳定具有重要的社会价值。维护电力系统有两个关键方面，即继电保护与故障检测，其涵义主要是通过自动监测电力系统，实现电力系统在运行过程中及时查找与发现线路故障的核心问题，从而根据局部电网或者是线路短路故障因素准确地判断电力系统承受电缆的能力与故障的具体严重情况，并施行减少局部电网电压与断电等切实有效的措施，达成控制与保护电力系统的目的，使其保持平稳运行的状态。社会生产活动以及人们的生活均需要电力来维持正常，因此强化电力系统的继电保护与故障检测是现下电力系统研究领域的一项重要任务。本文主要研究分析电力系统继电保护与故障检测的作用、方法等相关内容，以期能给予电力企业一些有效的建议，进一步促进电力系统的安全性与稳定性。

1 电力系统继电保护与故障检测的作用

1.1 在电力运行过程中起到保护作用

电力系统的运行过程必须保持稳定、安全，从而确保电力系统的整体运作效率高、持续性好。继电保护装置在电力系统的运行是常态化的，也就是一直是运行的，故障时自动切除故障，从而切实有效地防止故障电路扩大而影响整个电力系统，最大限度地避免电力系统受破坏严重化，同时做好存储历史数据以及计算机的信息数据。在计算机信息技术不断更新与进步的发展下，电力企业相关的信息化程度也随之不断提高与强化。就目前的形势来看，电力系统的信息管理程序不断升级，存储容量大大地扩增，同时其运算的速度也不断加快，电力系统信息化进一步强化，使得电力运行过程中出现问题时能快速恢复正常，保持运行稳定。

1.2 对电力系统的运行状态进行实时监控

在电力系统中装置实时监控设备，使得电力系统维持高速与平稳运行得到有效的保障。在无人值班时，电力系统中的实时监控保护装置可自动分析与处理各种设备的温度情况、运行状态，并合理调整工作人员未检测到的相关设备，对具有引发事故潜在性的设备进行有针对性、选择性地切除。由此可知，电力系统继电保护的实时监控设备对故障的处理具有很大的作用，工作人员需定期维护，保持继电保护装置的安全性与灵敏性，从而有效地维持电力系统中所有相关设备的运行安全与稳定。

1.3 对运行设备的情况进行自动化分析

电力系统中有一些设备会出现非正常运行状态，对于这种情况，继电保护设备能自动分析电力设备在运行过程中的表面温度，并以此为依据实行硬件维护，同时能及时将异常情况发出报警信号，如系统设备中出现故障的区域、性质等，此时工作人员根据收到的异常运行数据，实施相应的处理措施或是采取停机检修处理，从而确保电力系统整体良好性。

2 以小电流接地系统为基础的故障检测方法

2.1 关于空间电磁场检测单相接地故障支路的方法

通常情况下，当电力系统的中、小电流接地系统出现单相接地的故障时，接地点的前、后向支路等均有不同情况的特点，并且接地点四周的磁场、电场也会发生不同情况的特点。工作人员对小电流接地系统的稳态情况进行分析，对出现故障的支路以及正常支路的五条配电线支路进行具有针对性的检测试验，以获得的检测数据与结果分析故障支路、正常支路的相关参数，根据这些参数对电力系统进行稳态分析，在故障稳态情况下，获得配电系统支路的零序容性电流、功率的特点，从而进一步分析故障的情况。工作人员同时结合分析配电线路的磁场与电场，在无需考虑负载与线路互感影响的条件下进行仿真接地检测。工作人员根据五次谐波电流的磁场、电场检测故障，可确保检测结果的可靠性，从而选择相应的保护方案。

2.2 对故障支路、故障接地相的识别

电力系统中的小电流接地系统出现单相接地的问题时，通常会发生多故障特点的暂态情况，工作人员可制作针对性的仿真模型，在仿模中分析出现故障前的几个周波暂态波形情况，由此进一步分析畸变、时谱、接地选相，并在故障未严重影响整个电力系统前及时分析处理故障支路、接地相。另外，为准确定位小电流接地选线、定位，工作人员可将模糊识别、小波变换、神经网络等功能结合应用于系统的故障检测中。

3 分析系统的继电保护与故障检测方法

综合故障分析系统的作用主要是将简要的如开关跳闸、故障位置与保护动作行为等故障信息快速反应给电力系统的工作人员，使得工作人员在最短的时间内准确地做出判断与决策，恢复系统的正常运行。除此之外，综合故障分析系统还能向工作人员提示设备故障、电压电流与分量的影响等具体信息，具有信息量大而精密的特点。实现故障录波器时钟的同步、针对性保护就地站、提高站内自动化监控系统重要数据等是综合故障分析系统的重要功能，同时还能提高测距数据的准确性、灵活性。

系统不但能为电力系统工作人员提供及时、精简的故障信息，并通过跳闸的方式先期处置，还能为继电保护的技术工作人员提供如故障电流电压的变化情况、故障分量对电子单元的影响情况等专业信息。能通过双端故障测距计算提高测距准确性；能提供与MIS系统的数据接口和数据交换，使系统的数据上网方式更具有灵活性。系统还具有故障信息集中处理、共享及综合利用功能。基于此，通过分析系统而得到的继电保护与故障检测的新方法主要有四点：

3.1 电力系统继电保护与故障检测的网络化方法

施行网络化的保护与检测，可提高电力系统中重要设备的可靠性、灵敏性，通过微机网络化的实施达到保护设备的作用，即主站对保护装置进行统一化的管理与协调，同时保护设备的差动、纵联串联，例如数据通信、处理等，还能稳定继电保护设备的电气量，准确分析故障参数、位置与原因以及性质等因素，从而能及时、准确地将故障元件进行针对处理，使得电力系统、继电保护系统的安全稳定性进一步提高。

3.2 继电保护与故障检测的自适应控制方法

自适应控制主要是通过检测电力系统的运行方式、故障状态等变化情况实现系统的保护作用。另外，通过自适应控制能根据系统的实时变化情况自动保护性能的相应改变，使得整个系统能实时适应转台变化，从而提高电力系统、继电保护系统的相应性能，例如发电机保护、输电线路距离保护与变压器保护等，由此强化继电保护系统的稳定性与安全性。

3.3 继电保护与故障检测的人工神经网络方法

人工神经网络主要是将生物神经系统的模糊逻辑、神经网络与遗传算法等应用于电力系统继电保护中，以此进一步强化电力系统继电保护的功能。人工神经网络技术功能较多，包括自组织、自学习与自适应等，不仅能存储分布式的信息，同时能并行处理，除此之外，还能对电力系统中出现故障的方向、类型、距离进行准确性地判断，对电力系统的各个保护装置进行有效的保护。

3.4 继电保护与故障检测的变电站综合自动化方法

变电站综合自动化主要是将综合计算机信息的采集系统与处理系统、自动控制系统以及网络通信系统等技术集于一体，包括信号、测量、计费、紧急控制与故障录波以及维修状态信息处理等功能，综合管理电力系统。变电站综合自动化计算机系统能对数字化变电站的记录、统计分析、监视操作与故障状态等进行检测，当系统出现故障时立即进行报警并将按照顺序记录故障情况，由此减少工作人员出现疏忽等差错，并及时发出信号处理故障，确保电力系统的安全与稳定。

4 结语

综上所述，在我国科技与经济飞快进步的背景下，社会化发展的进程不断加快，同时对电力的需求量不断提高，电力系统继电保护与故障检测也成为人们的关注点，然而就目前电力系统继电保护与故障检测的形势来看，还需不断研究，紧跟上社会发展的步伐。电力系统继电保护与故障检测能起到保护电力运行、实时监控运行状态、自动分析运行设备情况等作用，应不断更新先进的继电保护与检测方法，例如采用网络化方法、自适应控制方法与人工神经网络方法以及变电站综合自动化方法等，从而有效地维持电力系统运行的安全与稳定。

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（责任编辑：小 燕）

TM77

1009-2374（2017）07-0188-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.089

刘明（1988-），男，江西丰城人，国网湖南省电力公司怀化供电分公司技师，研究方向：继电保护。

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