现阶段电力继保及故障诊断分析

现阶段电力继保及故障诊断分析

何小林

（国家电网重庆供电公司北碚供电分公司重庆400700）

摘要：电力继电保护装置是电力系统的重要组分之一，对提高整个电力系统运行稳定性有重要的帮助。该装置对整个电力系统具有保护功能，能够降低异常电力故障及异常状况对整个电力系统运行的影响，尽可能保障电力系统安全平稳地运转。电力继电保护和故障诊断分析在电力系统中不可或缺，本文分析介绍了电力继电保护装置及故障诊断的方法和技术原理，希望能对实际操作和技术研究有所贡献。

关键词：继电保护；电力系统；故障诊断；检测方法

引言

伴随着国家经济及科学技术的不断发展和进步，电力系统在国民经济生活中发挥了越来越重要的作用。继电保护装置实现对电力系统的保护和故障检测方法以及装置自身的故障诊断属于专业性比较强的工作，这其中涉及到的事项较为复杂，故障诊断与检测方法是最为复杂的环节，全世界都投入了大量的研究成本，以期能够有效地降低设备的故障发生率，延长设备的使用年限，提高电力系统的可靠性和稳定性，提高电力企业的经济效益。本文分析介绍了电力继电保护和故障诊断的技术原理，同时介绍了电力机电装置故障检测方法，希望能促进本项研究的进步。

1现阶段电力继保的应用

继电保护技术的工作原理是，根据电力系统中原件发生短路或异常情况下的相关线路功率、电压以及电流的变化，利用继电保护装置完成继电保护动作。继电保护技术的应用范围比较广泛，在高压供电系统、变电站、工业企业用电系统以及主变保护、电容器保护等，都要使用继电保护系统装置。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括：

（1）线路保护：一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。

（2）母联保护：需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。

（3）主变保护：主变保护包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护，后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。

（4）电容器保护：对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。

2电力继电保护装置的功能

2.1保证电力系统运行安全

当电力系统在运行中有异常状况发生时，电力继电保护装置可以快速精确地发出切断指令，隔离故障部位，同时发布警报，保证其余设备的正常运转。该装置还可以对电力系统的运行状况进行监测与控制，保障电力系统的安全平稳运转。

2.2自动分析电力系统异常状况并发布指令

当电力系统在运行中有异常状况发生时，电力继电保护装置会自动检测并且分析发生异常的原因，快速准确地判定故障出现的部位及故障原因。电力继电保护装置一旦发现异常，即发布警报信号，提示工作人员进行故障设备检修和相关处理。若无人值班，继电保护装置会自动发布指令进行调整，选择性摘除异常的故障设备或者元件，保证电力系统安全平稳地运转。如果没有这套装置，一个小故障可能会产生大损失，严重者导致整个电网生产传输系统瘫痪。

3电力继电保护的故障诊断方法及技术原理

3.1基于小电流接地系统的故障诊断方法

如果出现了小电流接地系统单相接地的状况，电压与电流在接地点的前后向支路和正常的支路都会出现异于正常运行的特点，接地线路附近的电磁场同时产生变化，因此可以利用电磁场是否又变来判断单相接地故障的故障位置。具体的做法是首先对小电流接地系统进行稳态分析。试验正常支路和故障支路的故障点探测，得到相应的参数，在对相关参数进行分析，可得出故障状态下，各支路零序电压电流及功率的特点。之后对各线路四周的电磁场做仿真探测，得出三相电压和零序电压与电流形成的电磁场有替代性，然后利用得出的谐波电流电压产生的电磁场探测故障点并进行定位。通过建立数学模型，仿真得出故障时的电流暂态信号。对该信号做小波分解，得出支路正常运行与发生故障时的电流能量时谱，然后利用该信号的瞬时特征和频带特征量，能够识别判定出故障支路和故障接地相。

3.2综合故障分析系统的继电保护和检测方法

第一种方法是网络化。将涉及到的继电保护装置进行串联、纵联，然后利用主站统一管理，同时将提供了通信方面的支持，如上传故障数据、处理与通讯等。第二种是人工神经网络。人工神经网络的理论基础是生物神经系统中的神经网络、遗传算法及模糊逻辑等技术，人工神经网络拥有自学习、自适应、自学习以及模式识别的能力、将信息分布存储并将其进行并行处理等优点，应用在电力系统继电保护中能够迅速判断出发生故障的类型，确定发生故障的距离，从而对电力系统中的主设备进行保护。第三种是自适应控制。利用自适应控制继电保护可以实现电力系统运行状态的实时监测，同时根据运行状态的变化调整自身的保护性能和特性，很大程度上改善了继电保护装置的保护性能，提高了电力系统运行的安全性和可靠性。

4电力机电装置的故障诊断与技术

4.1继电保护装置故障诊断

常见的继电保护装置故障有干扰问题、定值问题、电源问题、保护性能问题、插件绝缘问题和版本问题。当在保护屏附近使用无线通讯设备时，可能会导致逻辑元件发生误动作，产生操作干扰。定值问题主要是元器件的老化及损坏、定值发生漂移、温湿度影响、人为的整定错误及整定计算误差。电源问题主要是电源的操作插件带有直流电或者直流熔丝配置有问题导致的输出不稳或者波纹系数超高。保护装置的布线不宜紧密高集成度，否则长期运行时，在特定条件下，因静电作用焊点处聚集尘埃易导致两个焊点产生导电通道，进而引发事故。版本问题主要是指装置运行一段时间后的程序漏洞或者质量问题。

4.2继电保护故障诊断的检测方法及技术

对继电保护装置的故障进行判断主要使用的是比与综合的方法。对比法主要涉及下面几个方面：

（1）每次对设备进行试验时记录设备信息，然后与上次的记录结果进行全方位对比，如果在某些方面发现数据存在明显偏差，判定设备存在故障。

（2）同厂家的设备进行数据对比，在同样的运转环境下，同一生产厂家的设备运行参数应大致相同，如果存在大的差异判定设备存在问题。

（3）对同一装置在各相条件下的运行数据进行对比，如果结果差异很大，超过了规程明确允许的偏差范围，则设备极可能存在问题。

综合法是综合各项参数，做出继电保护装置故障的全面分析判定。实践证明故障的征兆杂乱，无法找到与之对应的直接形成关系，此时单一方法无法解决问题，应该综合多种方法，进行多角度分析，得出客观的诊断结论。

结束语

综上所述，在电力系统中继电保护装置至关重要，实现对电力系统的保护、故障检测以及控制，研究该装置实现功能的计数原理及装置自身故障诊断方法与技术意义重大，希望通过不断发展和完善继电保护装置的性能和功能，提高电力系统的运行安全性和稳定性，使其能更好地服务于社会。

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