浅谈电力系统继电保护及故障检测方法

郭丽娜，赵 慧

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州454000）

电力企业要想增强自身的竞争力就要保障电力系统的稳定运行，这就需要通过继电保护以及故障检测来预防和控制故障的发生，降低电力系统相关原件受到损害的几率，因此需要对电力系统继电保护以及故障检测方法进行深入研究。

1 电力系统继电保护及故障检测的概念

电力系统是由多个系统共同构成的，其中就包括继电保护系统。继电保护系统主要包括逻辑、测量以及执行等部分，能够对电力系统出现故障之前和之后的电气量变化进行对比，并对线路以及电气设备进行保护[1]。也就是说电力系统如果出现故障的话电气量就会出现变化，继电保护装置就会自动进行保护。

2 电力系统继电保护及故障检测的作用

电力系统在运行过程中很容易出现问题，在出现问题时如果只依靠技术人员检测和排除故障不仅会增加成本，而且准确度也不高，而继电保护及故障检测技术能够自动检测故障，所以对于电力系统来说，继电保护及故障检测装置具有重要意义。首先，如果电力系统的相关设备和元件出现故障，继电保护装置就会把离故障元件最近的断路器切断，这样就能够使出现故障的设备或元件脱离电力系统，避免对电力系统造成大的破坏，也不会导致安全事故的发生[2]。其次，继电保护装置会对电力系统的运行情况进行监测，同时还可以控制电网保护设备，保障电力系统的稳定运行。继电保护及故障检测可以分析和判断电力系统的异常情况，并准确判断出具体的故障区域以及故障特点。此外，如果电气设备出现故障，继电保护装置就会给予一定的提示，这样管理人员就可以及时发现电气设备的故障并对其进行检修，从而有效降低成本并保障电力系统的正常运行。

3 故障检测方法

（1）空间电磁场探测单相接地故障支路方法：如果小电流接地系统发生单相接地故障，接地点的前向后向等支路的电流和电压都会呈现不同的特点，线路周围的电磁场分布也会有所改变，所以可以利用磁场和电场检测具体的故障点。小电流接地系统的稳定性以及配电线路磁场和电场的分布是主要的判断依据。首先，比如说对10kV 线路当中的五条支路进行实验，先要明确正常支路的数据参数，然后对比正常线路和被检测线路的参数，记录被检测线路的电压和电流。在正常情况下，线路的零序功率应该是负数，而且电压应该比电流落后90°；如果线路出现故障的话，零序功率依然是负值，而短路之后零序功率就会变成正数，根据参数就能够检测出故障发生的具体位置[3]。其次，如果电力系统中的线路出现问题，周围的磁场就会发生一定的变化，就可以利用磁场探测检测所有的接地点，这样就可以明确电压和磁场的具体分布，从而获得具体的故障点。（2）识别故障支路和故障接地相的方法：如果小电流接地系统发生单相接地故障就会出现一个明显暂态过程，这个暂态过程当中有很多故障特点。利用专业技术可以为小电流接地系统建立一个数学模型，通过数学模型就可以模拟暂态信号的波形，从而获得故障发生前的信息，这时就可以发现故障发生时支路负荷电流产生的波形就会发生明显的变化。然后进行专业的小波分解，就可以获取发生故障的支路以及正常运行的支路的电流时谱。也就是说可以利用数学模型计算接地点电流、电压等信息，继而明确电流故障特征，这样就能够判断出故障的具体位置，能够让电力人员更快地解决问题。（3）建立健全继电保护装置管理和故障检测体系：除了需要利用专业的检测方法进行故障检测，还需要通过完善的继电保护装置管理和故障检测体系维护电力系统的正常运行。因此，电力企业需要根据常见的故障制定相应的解决方案，要求电力人员尽量第一时间解决故障和问题，减少故障带来的影响。同时还需要详细记录所有操作，这样有利于为电力人员提供数据参考，让电力人员可以快速分析出发生故障的原因。同时，需要完善管理制度以及奖惩制度，激励电力人员积极开展管理工作，保障电力系统的安全稳定运行。

4 电力系统继电保护及故障检测

4.1 网络化保护与检测

选择网络化的继电保护及故障检测能够快速准确地判断出电力系统的故障，为电力系统的正常运行提供保障，是提高电力系统管理质量的必然趋势。要想实现网络化管理就要进行微机保护装置网络化，对继电保护装置进行纵联串联保护，将继电保护系统和传感器结合在一起，将所有的数据信息都传送给电网控制中心，这样电网控制中心就可以准确判断出电力系统运行过程中的问题，找到具体的故障位置，并快速解决故障，从而减小故障的影响，降低整个电力系统出现问题的几率[4]。

4.2 自适应控制法

自适应控制法中的控制元件非常敏感，能够对电力系统的运行情况进行实时监测，并随着电力系统的运行变化以及故障状态变化改变自身的性能，在设备出现故障时还能够第一时间发出提示信号。自适应控制法对变换器、互感器以及继电器等元件质量的要求比较高，因此需要选择质量好且敏感性强的控制元件。同时，需要使用大量的控制元件，所以需要购买敏感性一样的元件。此外，还需要结合实际情况设置合适的敏感度，这样才能够使继电保护系统满足电力系统的运行需求，使继电保护系统能够更加准确地检测故障。

4.3 人工神经网络法

人工神经网络是一种人工智能技术，其基础是生物神经系统，主要是利用神经网络、遗传算法等技术对电力系统进行保护。人工神经网络具有一定的优势，比如具有自适应等能力，还能够优化信息存储并对数据信息进行处理，利用人工神经网络进行继电保护和故障检测能够判断出故障的具体类型、故障的距离以及如何保护设备[5]。就比如说利用BP 模型可以对故障方向进行准确判断，有效提高了线路保护的质量。

4.4 变电站综合自动化继电保护与故障检测

综合自动化继电保护与故障检测指的就是将网络通信、自动化控制等技术结合在一起，实现控制、测量、故障录波、信息处理等多功能集一体的继电保护系统，这样可以实现自动化的实时监测，省去了很多人力[6]。也就是说利用综合自动化继电保护与故障检测可以监控变电站的运行情况并记录故障状态，也可以利用通信网络技术优化整合所有的数据信息，可以有效保障电力系统的正常运行。

5 结 语

电力系统在运行过程中会存在一定的安全隐患，并出现一些故障，这不仅会影响到运行的安全也会影响到供电质量。而利用继电保护和故障检测方法可以有效检测出电力系统中的问题，所以需要大力发展继电保护和故障检测技术，从而提高供电质量，促进电力企业的发展。