电力系统继电保护与故障检测方法研究

电力系统继电保护与故障检测方法研究

吴振洲

国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012

摘要：随着社会的进步的时代的发展，计算机技术越来越广泛地运用于电力系统，尤其是电力系统继电保护有效地保障了电网的运行安全，人们也电力系统继电保护与故障检测方法的研究和应用。电力系统不仅庞大且复杂，对电力系统的理论与实际知识，计算机技术的相关知识的综合运用都有很高的要求，科学合理的故障检测方法能够有效地解决电力系统的有关问题。本文分析了电力系统继电保护与故障检测的现状与意义，介绍了电力系统继电保护与故障检测具体方法。

关键词：电力系统；继电保护；故障检测；方法研究

引言

电力系统继电保护与故障检测作为电力系统的一种重要装置，可以监控和保护电力系统，对其进行自动检测。电力系统继电保护针对的故障主要有几种情况，例如电路问题中的单向接、两相短路、三相短路等，异常性的回路短线问题例如负荷过重、异常电压、过低的周波等。继电保护能够及时地选择性地对其进行提示，并发出警报，有效地避免了损坏电力设备，破坏电力系统的整体安全性，影响电力系统运行的稳定性。随着科技的发展和计算机技术的进步，电力系统继电保护与故障检测也有了新的研究方向和创新，人们对其也有了新的认识，进一步应用到电力系统的实际当中。

1电力系统继电保护与故障检测方法研究现状

电力系统继电保护与故障检测最重要的两个方面主要是变压器差动保护法和小电流接地系统故障检测法。变压器差动保护法时差动型的保护，最重要的问题就是励磁涌流识别法，这种方法广泛地运用于变压器差动保护当中，判断的依据也比较简单，即运用变动前差动电流中二次谐波与基波模值的比来判断励磁涌流。但是当前国内外电力系统的继电保护普遍采用了这种方法。另一种方法就是小电流接地系统故障检测法，在我国的10KV和35KV配电系统中运用得较多，这种方法在系统出现单向接的故障之后还可以继续运行，有效地保障了连续性供电，但是之后电流会衰减得较快，傅立叶变换法不适合运用于这样电流快速衰减的情况。近几年来，我国对于电力系统继电保护与故障检测方法研究有了新的进步和发展，也在不断地改进当中。

2电力系统继电保护与故障检测的意义

2.1有效保障电力系统安全运行

当电力系统的相关设备软件或者元件发生故障时，继电保护可以在第一时间准确自动地发出警报斩断故障设备近处的断路器，及时将其与电力系统分离开来，在一定程度上减小了故障破坏电力系统的可能性，避免影响安全正常地供电，使得其他正常的设备和软件可以正常运行。

2.2实时监控分析电力系统运行

电力系统继电保护与故障检测能够实时有效地监控分析电力系统运行，控制电力系统的安全设备，在最短的时间内检测并分析出电力系统哪一部分出了故障，并判断出故障所涉及的范围和性质。

2.3及时提示电力系统的运行异常状况

当电力设备的工作状态出现异常时，工作人员可以根据设备在运行和维护中的不同状态或者出现的故障可能性迅速地发出提示，工作人员也可以及时检修和处理简单的异常状况，调整故障并选择性地排除有安全隐患的电力设备。电力系统继电保护与故障检测具有选择性和灵敏性，这也保证了电力系统能够可靠稳定地安全运行。

3电力系统继电保护与故障检测具体方法

3.1短时傅立叶变换法的基本原理和分析

信号分析即变换信号，从中提取有用的信息，摘除没有用的信息。电力系统出现故障后信号不太稳定而且随着时间变化迅速，这就是所谓的时频分析法。信号的时频主要有两种方式，即线性和非线性。短时傅立叶就是线性时频的一种重要的变换形式。短时傅立叶进行数字变换的具体过程氛围三步，第一，采样信号，变换成离散序列；第二，截断加窗数据；第三，利用FFT计算出结果。处理加窗数据的信号即在处理窗函数的理论，其中比较典型的几种有矩形窗、巴特利特窗、高斯窗和汉宁窗等。窗函数的特点主要是主瓣性和最大性，同时具有衰减性和震荡性。

3.2变压器励磁涌流识别法的基本原理和分析

变压器主要是进行差动保护，解决的问题有两方面，一方面是监测内部故障电流和对励磁涌流进行科学鉴别；；另一方面则是将区内和区外故障区别开来。因此，变压器差动保护的重点问题就是正确鉴别励磁涌流。以磁链守恒定理为基础，当变压器的某一侧的绕组由外部施加的电压突然增加时，此绕组就会发生偏磁，即单极性的，一旦单一极和变压器的剩磁的极性相一致的话，就可能会产生饱和性的磁路，进而绕组的电抗励磁就会大大降低，导致大量的励磁涌流。励磁涌流的峰值大小与很多因素有关，例如，合闸角、剩下的磁通，且两者成正相关的关系，即随着剩磁的减小，峰值也会相应地减少。励磁涌流中也包含二次谐波和衰减直流的相关分量，合闸角一致时，剩磁与二次谐波成反比例关系，即剩磁越大，二次谐波的含量越大。变压器励磁涌流时，电流产生的波形就不再是正弦状的，而是混合型的复杂波形，掺杂着衰减直流分量和二次谐波，也可以运用小波分解的方法剥离开原来的信号，从而在一定的范围内得出这一时期内关于时间与频率的特点。这种情况下每个尺度的信号分解出来的波形依然不是正弦的波形，最合适的描述就是利用能量来介绍。

3.3小电流接地系统故障检测法的分析

小电流接地系统故障检测法主要应用于我国配电网的低压系统中，接地方式也有三种方式，其中包含不接地、经消弧线圈接地和高阻接地。在接地系统中发生的可能性比较高的是单接地，一般会有以下方法来判断故障的线路和区域，第一种是利用小电流接地选线装置，但是准确性不太好，并不能达到好的效果；第二种是利用故障来测距，具体有抗阻法和行波法。但是这种方法也有局限性，只适合分支较少的高压电路；第三种是在户外探测故障点。

4结语

电力系统中的继电保护和故障检测有效地保障了其安全、稳定地运行，随着科技的进步和计算机技术的发展，电力系统也在向微机化和数字化的方面发展，但是继电保护和故障检测方法各有利弊，在今后的研究与发展中，要学会不断创新，趋利避害，继续研究更科学有效的故障检测技术，进一步促进电力系统的长远发展。

参考文献

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