電力系統繼電保護故障分析與檢測技術

王劍

摘 要：文章介紹了幾種電力系統繼電保護中存在的故障，對電力系統綜合故障系統進行分析，闡述了小電流接地系統的檢測以及綜合故障分析系統的保護和檢測，提出了三種處理故障的方法，希望能對我國電力系統提供一些幫助。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；故障；檢測

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）03-0089-02

在電力系統中，繼電保護裝置占有非常重要的地位，是保障電力設備最重要的一項手段，一旦繼電保護裝置出現故障，會直接影響供電系統，因此我們必須把繼電保護裝置出現的故障加于重視，制定科學合理的方案，做好設備的檢修、維修工作，保障電力系統順利、安全的運行，最大可能地降低事故的出現。

1 繼電保護故障分析

1.1 產源故障分析

在電力系統運行的過程中，繼電保護裝置的質量同出現故障的可能性有著直接的關系，常見的繼電保護裝置例如機電型，在精度和材質方面的要求都很高，一旦裝置的質量沒有達標，就會造成故障的出現。另外，晶體管的質量也會關系到系統的運行。

1.2 運行故障分析

運行故障在繼電保護中是比較常見的，同時其危害性也是最大的。例如在電力系統運行的過程中，溫度升高會造成繼電裝置失效，具體表現如下：在現階段的繼電保護中，二次電壓回路的故障比較常見，也屬于比較薄弱的位置，因此電壓互感器同繼電保護的故障有著直接關系。

1.3 開關選擇不當

開關的選取是關鍵工作，如今在很多高負荷的位置建立開關站，供電的模式為變電所-開關站-變壓器，在沒有實現繼電保護自動化的開關站中，要盡可能選擇負荷開關作為保護開關的裝置。

1.4 互感器故障分析

當互感器飽和時其造成的影響是比較大的，隨著負荷的不斷增加，一旦出現短路的情況，電流就會增大，當短路位置在終端設備附近時，電流可能會在互感器規定電力的100倍作用，通常短路時互感器的誤差是隨著短路電流倍數的上升而上升的。

2 小電流接地系統的檢測

2.1 電磁場故障檢測方法

在小電流接地系統中產生接地故障時，接地位置的電壓和電流的特點都不同，線路附近的磁場和電場也會相應的產生變化，所以應利用電場和磁場去查詢故障出現的位置。

2.1.1 小電流接地系統穩態分析

依照仿真模型為典型直線π型電桿的10 kV配電線路，分別表示正常支路和出現故障的支路的五條配電線路支路進行故障的檢測，把實驗結果得出的正常支路和故障支路的參數進行穩態分析，總結出故障時電流和功率的特點如下：正常支路電流超前零序電壓π/2，功率為負；故障支路故障點前電流超前零序電壓π/2，功率為負；故障支路故障點后電流落后電壓π/2，功率為正，同前面兩項是相反的。

2.1.2 配電線路的分析

依照小電流接地系統穩態分析的基礎和不考慮負載與線路間互感影響因素的條件下，對配電線路附近存在的電磁場進行檢查，結果為電壓和電流三相所合成的電場和磁場同零序電壓、電流的電場和磁場能夠相互代替，同時能夠使用5次諧波的電場和磁場作為檢測的信號，以此更好的對故障出現的位置進行定位，也就是證明了能夠使用低粘磁場的原理檢測故障出現的位置。

2.2 故障支路和接地相的檢測

在小電流接地系統中產生故障時會出現一個暫態過程，而建立接地系統數據模型就能夠獲得故障出現前周波的暫態信號模型，以此明確系統之路的電流產生的瞬時畸變，分解故障出現時電流的暫態信號，獲得支路的三相電流能量時譜，獲得故障后小波能量接地選線選相的判斷依據。也就是說，通過同負荷電流中獲得的瞬時特征和故障頻帶特征，就能在系統正常運作的過程中找出出現故障的支路。

3 綜合故障分析系統的保護和檢測

3.1 綜合故障分析系統的功能

綜合故障分析系統一方面能夠提供故障的具體情況和位置、跳閘的情況以及保護動作；另一方面還能提供保護裝置故障過程的動作、電壓和電流的變化以及專門信息，以此更快的制定出恢復系統的方案。

綜合故障分析系統能夠保證把故障錄波器和就地站保護二者同步，能提供監控過程中需要的信息，還能對數據進行智能化的處理，實現設備之間的信息傳遞，更好的適應不同工作的需求。綜合故障分析系統能提供與MIS系統之間的數據交換，提高系統的靈活性，還能通過雙端故障距離的計算來增強測量的正確性，另外還能夠對故障的信息進行分析和處理。

3.2 綜合故障分析系統的保護和檢測

3.2.1 綜合自動化的保護和檢測

綜合自動化計算機系統就是把各類先進技術都結合到一起，能夠實現保護、控制、維修等多種功能的系統，一方面能夠利用通信網絡把各類存在漏洞的系統獨立的分割開，實現資源的共享和自動化；另一方面還能代替人工對變電站進行控制和操作。綜合自動化系統的變電站能夠把繼電保護的各項功能統一集成數字裝置中，用光纖總線進行連接，以此實現網絡通信。

3.2.2 人工神經網絡保護和檢測

所謂人工神經網絡的保護和檢測，就是一系列人工智能技術在電力系統中的使用，充分利用人工神經網絡的并行處理、模式識別能力等特點實現了對故障分析、故障距離等工作，例如采用BP模型作為方向保護的判別原件，能夠快速的檢測出故障的位置，更好的進行線路保護。

3.2.3 自適應控制保護和檢測

自適應繼電保護能夠對電力系統的運行情況和出現故障的位置進行檢測，能夠隨著實際的變化情況對保護性能進行調整，保證保護能夠同電力系統二者之間更好的統一，另外還改善了系統響應與保護的性能，提高了電力系統運行的穩定性。

3.2.4 網絡化保護和檢測

微機保護裝置網絡化，為了把繼電保護各設備的每一點保護裝置都進行差動和縱聯保護，由主站統一協調管理提供了數據處理等支持，能夠依照保護安裝位置的實際電氣量對故障出現位置的原因進行檢測，更快對保護裝置發出指令并隔離故障位置，降低故障的影響面積，增強系統的可靠性。

4 故障的處理方法

4.1 分段處理法

分段處理法就是把設備分割開，然后依照順序進行處理，例如檢測光纖通道時，可以先解開通道口，然后短接內回路，用內部自環來檢查裝置是否正常，再把外側短接環起來，檢測信號能否順利發出，以此檢測光纖通道的情況。

4.2 參照法

把正常的設備和非正常的設備進行對比，以此查找故障出現的位置并加以解決。例如在對回路進行改造時，二次接線不能恢復時可以參照同類接線；在保護帶負荷試驗中不能確定數據時可以從同類設備上讀取數據。

4.3 替換法

就是用好的元件替代有故障的元件，以此判斷元件是否存在故障。例如微機保護運行的指示燈接觸不良，很難判斷出故障的原因，這時可以取相應的插間進行替換，最終檢測出CPU插間存在故障，但是使用替換法需要注意的是元件型號必須相同。

5 結 語

綜上所述，隨著電力系統不斷的完善和發展，繼電保護技術已經邁上了一個新的臺階，這對繼電保護人員的要求也隨之提高，因此如何深入的分析繼電保護的故障并解決是當前面對的重要問題，要把故障產生的損失盡最大的可能降到最小，保障電力系統能夠順利的運行，推動電力系統長遠的發展。

參考文獻：

[1] 陳麗萍.電力系統繼電保護故障分析及故障點查找方法探析[J].中國科技信息，2011，（23）.

[2] 關明江.電力系統繼電保護故障原因分析及處理技術[J].中國新技術新產品，2013，（9）.

[3] 徐雪良.繼電保護故障分析處理系統在電力系統的應用[J].中國新技術新產品，2010，（11）.