电力系统继电保护及故障检测方法的创新

2019-01-30彭宇

电子技术与软件工程 2019年2期

文/彭宇

在电力系统运行的过程中经常容易发生的故障，就是单相线路的短路，而两相线路和三相线路在运行的过程中也会经常发生短路的故障，在发生短路故障的时候，电力系统中的继电保护就可以很好的保证电力系统的稳定运行，而故障检测则可以准确的判断出短路故障的发生位置，从而及时的进行维修处理，恢复电力系统的运行。

1 电力系统中继电保护与故障检测的重要性

在电力系统运行的过程中安全与稳定是系统运行的主要原则，但是电力系统在实际运行的过程中有外界的影响和设备的损耗，系统中不同电力设备安全性能就会产生一定的下降，从而给电力系统的运行埋下安全隐患。

在设备出现性能故障的时候，电力系统中的继电保护装置就可以发挥作用，根据设备发生故障的线路，快速的断开有关的设备连接，从而避免其他的电力设备受到一定的影响，将电力设备的故障影响范围控制到最小，并且很好的保障了电力系统的运行安全。

在继电保护与故障检测工作开展中，不仅可以对常规的电力设备进行保护与检测，并且可以对滤波设备进行重复的检测，从而有效的保障了不同电力设备的运行安全。在设备出现故障之后，电力系统中的检测系统会快速的检测出故障性质和位置，提高维修人员的工作效率。

2 电力系统中继电保护的故障分析

2.1 继电保护元件的问题

在继电保护设备工作的过程中自身也会出很多的故障，其中继电设备的组成元件质量对继电保护装置的运行会产生较大的影响。比如说保护元件的制作精度、元件的性能、晶体管的质量和电阻的性能等，在实际运行的过程中由于没有达到电力系统的标准要求，从而导致跳闸情况的出现。

2.2 高温产生的故障

在继电保护设备运行的过程中经常由于一些设备的高温，从而导致继电元件发生了损坏。比如说继电保护设备中的电压互感器二次侧故障，就是由于局部的电路发生了温度过高，导致了该故障的发生。

2.3 隐形故障

在电力系统运行的过程中一旦出现了大面积的停电，或者很多处线路出现了电力故障，而继电保护设备却没有及时的跳闸。

3 电力系统中常见故障的检测研究

3.1 空间磁场检测单相接地的故障

在电力系统发生了单相短路故障的时候，由于短路造成了电力回路的电阻值降低，并且短路位置的前支路与后支路，之间的电流、电压都会产生很大的变化，并且有回路发生了一定的变化，因此该短路位置周边的电力磁场也会产生一定的变化。在短路位置检测确定的过程中就可以利用电场和磁场的变化进行判断。

3.1.1 小电流接地检测

我们以常用的10kV电力系统为例，对五处的支路进行短路故障的检测。在检测之前首先需要测量到正常的电场与磁场的数据信息，并且建立正常运行的标准数据。然后在检测故障位置数据信息，将故障点的数据信息记录下来。没有发生故障的线路中容性电流于电压产生一定的差距，并且零序的功率是负值。

在检测发生故障线路的时候，发现了短路之前的零序电压落后电流一定的数值，而短路之后的零序电压超出了电流一定的数值。从而我们就可以基本判断出故障点，并对发生短路故障的线路进行及时的处理，保障电力系统的运行安全。

我们以我国广东某地区的一处变电所发生的电力短路故障进行分析，在该变电所进行电力系统运行的过程中变电所的母线TV出现了短路故障。TV与继电开关之间产生了三相短路，从而导致了电厂的侧高频保护出现了拒动的新情况，在后备保护距离的2段进行了跳闸保护，具体的线路故障如图1所示。

从图1中我们就可以明显的发现，该变电所发生的三相短路故障是外部的故障，因为变电厂的测高频保护设备一直处于发信的工作状态下，从而导致了侧高频的继电保护没有起到很好保护，最后断路器在2段进行了跳闸停信。

3.1.2 磁场与电场的检测

在电力线路中一旦发生了单相断路的故障，那么在短路的位置就会产生不一样的电池与磁场，在不考虑电场与磁场之间发生互感的情况下，要对发生短路故障的位置进行确定，就可以利用相关的设备对线路周边的磁场进行探测，在探测的过程中利用谐波电流作为检测信号，从而快速的确定出故障发生的位置，及时有效的进行故障的排除。

4 电力系统继电保护与检测方法的创新应用研究

4.1 网络化的故障检测与继电保护分析

图1：短路接线图

随着信息技术的快速发展，建设智能自动化的电力系统，已经成为了电网发展的必然趋势。在电力系统运行保护的过程中可以建立网络化检测保护平台，就是说将继电保护设备中的主要设备利用串联或者是并联的方式进行差动连接，最后统一的接入到主站进行管理。在故障信息检测和处理的过程中可以为其构建信息的上传、处理和通信，从而很好的提高故障检测工作的质量与效率。

4.2 人工神经网络的技术应用

人工神经网络是目前一种先进的网络处理技术，将其应用到电力系统的继电保护与故障检测中，可以通过人工神经网络系统的学习、适应、总结等优势的发挥，从而将电力系统中的经常出现了电力故障和发生故障的位置原因，进行数据的收集整理，最后形成一个故障预判的预警体系。在人工神经网络使用的过程中可以对三相短路、两相短路、单相短路、隐形故障等进行准确的判断，并进行及时的处理。