浅析电力系统继电保护及故障检测杨伟兆

浅析电力系统继电保护及故障检测杨伟兆

杨伟兆

（云南电网有限责任公司迪庆供电局云南迪庆674400）

摘要：在电力系统中，继电保护与故障检测是进行自动检测、保护及控制的装置，一旦电力系统出现短路、接地、低电压等故障，系统将会及时报警、切除故障，从最大程度上减小设备损坏程度，为电力系统安全稳定的运行提供保证。基于此，文章从不同层面上针对电力系统中继电保护与故障检测的相关手段进行了分析，供大家参考。

关键词：电力系统；继电保护；故障检测

现阶段我国电力系统规模越来越大，同时电力系统面临的故障也越来越多，这种情况下电力系统的运行质量根本得不到有效保障，成为广大继电保护工作技术人员非常头疼的问题。继电保护及故障检测可以在电力系统运行发生故障时，快速选择性的发出指令，第一时间跳闸将故障切除，从而减少由于电力系统运行故障对整个电力系统运行安全造成的影响，为电力系统持续稳定安全运行提供保证。

1继电保护与故障检测的重要作用

继电保护一般由输入部分、测量部分及输出执行部分等部分组成。一般来说，现场信号输入部分是要进行必要的前置处理，如隔离、电平转换、低通滤波等，使继电器能有效地检查各现场物理量。需要将测量信号转换为逻辑信号，按照测量部分各输出量逻辑状态、输出顺序等相关信息，根据一定逻辑关系组合运算之后，最后确定执行动作，由输出执行部分将最终任务完成。如果电力设备工作状态不正常，这时可以按照不同设备的运行条件及异常工作情况，及时将相关信号发出，利用信号提示值班人员针对异常情况及故障进行检修处理，通常情况下在无值班人员的情况下继电保护装置可以自动进行调整，选择性的将那些继续运行的、可能会造成事故的设备切除。电力系统继电保护一定要保证选择性、可靠性及选择性，这样才能将继电保护装置维护与管理的作用发挥出来。

2基于小电流接地系统的故障检测

2.1用空间电磁场探测单相接地故障

如果小电流接地系统有单相接地故障出现，这时接地点、前向与后向支路、非故障支路电流、电压将会呈现出不同特点，这种情况下一些线路周围磁场、电场分布将会发生明显变化。所以，这时可以利用磁场与零序电场对接地故障点进行探测。

2.1.1小电流接地系统稳态分析

以仿真模型作为π型电杆的10kV配电线路，利用这些线路代表正常和发生故障的支路，针对五条配电线支路的故障点进行探测，通过实验可以获得正常支路参数、故障参数、故障支路参数及系统参数的结果与数据。从中我们可以看出故障稳态情况下配电系统各支路零序容性电流表现出如下特点：测得非故障支路零序容性电流的超前零序电压为π/2，测得零序容性功率是负数；测得故障支路故障点前向零序容性电流的超前零序电压为π/2，零序容性功率也是负数，零序容性功率为正数，结果正好和前二者相反。该方法具有具有两条支路，其中性点经电抗器接地系统图如图所示。

2.1.2配电线路电场、电磁分析

在小电流接地系统稳态分析基础上，在不考虑线路之间以及负载相关因素的影响条件下，李孟秋基于配电线路电磁场展开了仿真接地点探测，得到了电流、电压三相合成的电场、磁场零序电压、电流，产生了基于电场、电磁的具有可替代性结论，同时利用五次谐波电压、电流的电场及磁场作为检测信号，对故障点进行定位和探测，充分证实了空间电磁场与故障点探测故障支路方法的可行性。

2.2识别故障故障支路与接地相

一旦出现接地系统单相接地故障，将会随之出现一个包含很多故障特征的暂态阶段，通过接地系统数学模型的建立，可以通过仿真得到故障在发生之前的几个周波暂态信号波形，在此基础上获得系统中各支路负荷电流波形瞬时畸变，并通过时刻电流暂态信号分解小波，进而得到基于健全支路、故障支路的三相电流能量时谱，这样才能在故障发生以后及时获得随后一周波之内能量积分的接地选线选相判据。通常可以直接对故障频带特征量进行分析，从负荷电流中提取瞬时特征，这样一来在系统正常运行的状态下，就可以识别出故障支路与接地相。

3系统继电保护与故障检测分析

3.1综合故障分析系统功能

系统可以及时的为调度人员提供简要故障信息，准确提供出故障位置及开关闸等情况，基于此快速提出恢复系统工作的决策，更好的为继电保护技术人员提供故障动作行为，提供故障电流电压变化、故障分量保护装置等相关信息。系统可以保证故障录波器和就地站保护保持同步，进而更好的为站内自动化监控系统运行提供数据支持，通过故障录波器和地站保护展开智能化数据处理，这样一来，即使是不同设备之间都能进行数据转换，充分适应不同工作对象的运行需要。通过对双端故障测距的计算，有助于测距准确性的提高，可以和MIS系统之间实现数据接口与数据交换等工作，这样一来系统数据上网方式的灵活性将会更强，还具备故障信息集中处理、数据共享与综合利用等相关功能。

3.2综合故障分析系统继电保护与检测

3.2.1自适应控制

系统中自适应继电保护的实施可以对电力系统运行及故障状态改变进行检测，同时随着故障状态的变化保护性能、特性及定值都会发生改变，进而从最大程度上保护适应电力系统变化，这样才能切实改善发电机保护、输电线路距离保护及变压器保护等相关功能，进而使系统可靠性得到明显增强。

3.2.2网络化

随着信息技术的快速发展，微机保护装置也实现了网络化，并为电力系统继电保护各设备及装置提供了差动和纵联串联保护，然后由主站统一对数据通讯、处理及上传等信息支持进行协调管理。具体工作中应按照继电保护装置反应电气量，对发生故障的性质、具体位置及原因等进行准确的、实时的分析和判断，进而及时为保护装置发出指令，进而将故障元件快速切除，将故障范围缩小，促进整个系统运行可靠性、安全性及稳定性的提升。

3.2.3人工神经网络

基于生物神经系统产生了人工神经网络故障检测方法，利用神经网络、遗传算法等人工智能技术在电力系统保护中成功检测故障。利用人工神经网络继电保护与故障检测具有的自适应、自学习及自组织等功能，电力系统继电保护可以准确的判别故障类型、确定保护方向。例如，例如BP模型的方向可以为判别保护方向起到重要作用，进而为高压输电线路提供有效的方向性保护。

结语：

综上所述，实施电力系统继电保护与故障检测可以为其安全、稳定、可靠的运行起到重要作用，随着电力技术的快速发展，很多新技术开始应用于电力系统继电保护与故障检测领域中，例如小电流接地系统空间电磁场探测，可以为故障支路与故障点分析、识别提供新的检测方法，成为当前快速检测小电流接地系统故障点、故障支路的方法，对于提高电网设备维护、提升故障检测分析水平提供了可行性策略。当前电力系统逐渐朝着微机化、自动化的方向发展，无人值班变电站、数字化变电站等开始建设运行，与此同时继电保护与故障检测工作也逐渐朝着测量、保护、控制、智能一体化的方向发展，相信未来电力系统继电保护及故障检测工作将会出现更多新的方法，为系统安全运行提供更好的保证。

参考文献：

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