淺談電力系統繼電保護與故障檢測

劉 明

（國網湖南省電力公司懷化供電分公司，湖南 懷化 418000）

淺談電力系統繼電保護與故障檢測

劉 明

（國網湖南省電力公司懷化供電分公司，湖南 懷化 418000）

文章通過闡述電力系統繼電保護與故障檢測的作用，引出以小電流接地系統為基礎的故障檢測方法；通過分析綜合系統故障分析的功能，引出對綜合故障分析系統的繼電保護與故障檢測的新方法，以更好地保護電力系統，確保其工作的穩定性與安全性。

電力系統；繼電保護；故障檢測；小電流接地系統；綜合故障分析系統

在我國科學技術與社會經濟飛躍進步的推動下，城市化進程不斷加快，社會運行不斷精密化，全國人民對電力的需求越加嚴格，電力系統作為社會運行中的一個重要組成部分，探究維護其安全與穩定具有重要的社會價值。維護電力系統有兩個關鍵方面，即繼電保護與故障檢測，其涵義主要是通過自動監測電力系統，實現電力系統在運行過程中及時查找與發現線路故障的核心問題，從而根據局部電網或者是線路短路故障因素準確地判斷電力系統承受電纜的能力與故障的具體嚴重情況，并施行減少局部電網電壓與斷電等切實有效的措施，達成控制與保護電力系統的目的，使其保持平穩運行的狀態。社會生產活動以及人們的生活均需要電力來維持正常，因此強化電力系統的繼電保護與故障檢測是現下電力系統研究領域的一項重要任務。本文主要研究分析電力系統繼電保護與故障檢測的作用、方法等相關內容，以期能給予電力企業一些有效的建議，進一步促進電力系統的安全性與穩定性。

1 電力系統繼電保護與故障檢測的作用

1.1 在電力運行過程中起到保護作用

電力系統的運行過程必須保持穩定、安全，從而確保電力系統的整體運作效率高、持續性好。繼電保護裝置在電力系統的運行是常態化的，也就是一直是運行的，故障時自動切除故障，從而切實有效地防止故障電路擴大而影響整個電力系統，最大限度地避免電力系統受破壞嚴重化，同時做好存儲歷史數據以及計算機的信息數據。在計算機信息技術不斷更新與進步的發展下，電力企業相關的信息化程度也隨之不斷提高與強化。就目前的形勢來看，電力系統的信息管理程序不斷升級，存儲容量大大地擴增，同時其運算的速度也不斷加快，電力系統信息化進一步強化，使得電力運行過程中出現問題時能快速恢復正常，保持運行穩定。

1.2 對電力系統的運行狀態進行實時監控

在電力系統中裝置實時監控設備，使得電力系統維持高速與平穩運行得到有效的保障。在無人值班時，電力系統中的實時監控保護裝置可自動分析與處理各種設備的溫度情況、運行狀態，并合理調整工作人員未檢測到的相關設備，對具有引發事故潛在性的設備進行有針對性、選擇性地切除。由此可知，電力系統繼電保護的實時監控設備對故障的處理具有很大的作用，工作人員需定期維護，保持繼電保護裝置的安全性與靈敏性，從而有效地維持電力系統中所有相關設備的運行安全與穩定。

1.3 對運行設備的情況進行自動化分析

電力系統中有一些設備會出現非正常運行狀態，對于這種情況，繼電保護設備能自動分析電力設備在運行過程中的表面溫度，并以此為依據實行硬件維護，同時能及時將異常情況發出報警信號，如系統設備中出現故障的區域、性質等，此時工作人員根據收到的異常運行數據，實施相應的處理措施或是采取停機檢修處理，從而確保電力系統整體良好性。

2 以小電流接地系統為基礎的故障檢測方法

2.1 關于空間電磁場檢測單相接地故障支路的方法

通常情況下，當電力系統的中、小電流接地系統出現單相接地的故障時，接地點的前、后向支路等均有不同情況的特點，并且接地點四周的磁場、電場也會發生不同情況的特點。工作人員對小電流接地系統的穩態情況進行分析，對出現故障的支路以及正常支路的五條配電線支路進行具有針對性的檢測試驗，以獲得的檢測數據與結果分析故障支路、正常支路的相關參數，根據這些參數對電力系統進行穩態分析，在故障穩態情況下，獲得配電系統支路的零序容性電流、功率的特點，從而進一步分析故障的情況。工作人員同時結合分析配電線路的磁場與電場，在無需考慮負載與線路互感影響的條件下進行仿真接地檢測。工作人員根據五次諧波電流的磁場、電場檢測故障，可確保檢測結果的可靠性，從而選擇相應的保護方案。

2.2 對故障支路、故障接地相的識別

電力系統中的小電流接地系統出現單相接地的問題時，通常會發生多故障特點的暫態情況，工作人員可制作針對性的仿真模型，在仿模中分析出現故障前的幾個周波暫態波形情況，由此進一步分析畸變、時譜、接地選相，并在故障未嚴重影響整個電力系統前及時分析處理故障支路、接地相。另外，為準確定位小電流接地選線、定位，工作人員可將模糊識別、小波變換、神經網絡等功能結合應用于系統的故障檢測中。

3 分析系統的繼電保護與故障檢測方法

綜合故障分析系統的作用主要是將簡要的如開關跳閘、故障位置與保護動作行為等故障信息快速反應給電力系統的工作人員，使得工作人員在最短的時間內準確地做出判斷與決策，恢復系統的正常運行。除此之外，綜合故障分析系統還能向工作人員提示設備故障、電壓電流與分量的影響等具體信息，具有信息量大而精密的特點。實現故障錄波器時鐘的同步、針對性保護就地站、提高站內自動化監控系統重要數據等是綜合故障分析系統的重要功能，同時還能提高測距數據的準確性、靈活性。

系統不但能為電力系統工作人員提供及時、精簡的故障信息，并通過跳閘的方式先期處置，還能為繼電保護的技術工作人員提供如故障電流電壓的變化情況、故障分量對電子單元的影響情況等專業信息。能通過雙端故障測距計算提高測距準確性；能提供與MIS系統的數據接口和數據交換，使系統的數據上網方式更具有靈活性。系統還具有故障信息集中處理、共享及綜合利用功能。基于此，通過分析系統而得到的繼電保護與故障檢測的新方法主要有四點：

3.1 電力系統繼電保護與故障檢測的網絡化方法

施行網絡化的保護與檢測，可提高電力系統中重要設備的可靠性、靈敏性，通過微機網絡化的實施達到保護設備的作用，即主站對保護裝置進行統一化的管理與協調，同時保護設備的差動、縱聯串聯，例如數據通信、處理等，還能穩定繼電保護設備的電氣量，準確分析故障參數、位置與原因以及性質等因素，從而能及時、準確地將故障元件進行針對處理，使得電力系統、繼電保護系統的安全穩定性進一步提高。

3.2 繼電保護與故障檢測的自適應控制方法

自適應控制主要是通過檢測電力系統的運行方式、故障狀態等變化情況實現系統的保護作用。另外，通過自適應控制能根據系統的實時變化情況自動保護性能的相應改變，使得整個系統能實時適應轉臺變化，從而提高電力系統、繼電保護系統的相應性能，例如發電機保護、輸電線路距離保護與變壓器保護等，由此強化繼電保護系統的穩定性與安全性。

3.3 繼電保護與故障檢測的人工神經網絡方法

人工神經網絡主要是將生物神經系統的模糊邏輯、神經網絡與遺傳算法等應用于電力系統繼電保護中，以此進一步強化電力系統繼電保護的功能。人工神經網絡技術功能較多，包括自組織、自學習與自適應等，不僅能存儲分布式的信息，同時能并行處理，除此之外，還能對電力系統中出現故障的方向、類型、距離進行準確性地判斷，對電力系統的各個保護裝置進行有效的保護。

3.4 繼電保護與故障檢測的變電站綜合自動化方法

變電站綜合自動化主要是將綜合計算機信息的采集系統與處理系統、自動控制系統以及網絡通信系統等技術集于一體，包括信號、測量、計費、緊急控制與故障錄波以及維修狀態信息處理等功能，綜合管理電力系統。變電站綜合自動化計算機系統能對數字化變電站的記錄、統計分析、監視操作與故障狀態等進行檢測，當系統出現故障時立即進行報警并將按照順序記錄故障情況，由此減少工作人員出現疏忽等差錯，并及時發出信號處理故障，確保電力系統的安全與穩定。

4 結語

綜上所述，在我國科技與經濟飛快進步的背景下，社會化發展的進程不斷加快，同時對電力的需求量不斷提高，電力系統繼電保護與故障檢測也成為人們的關注點，然而就目前電力系統繼電保護與故障檢測的形勢來看，還需不斷研究，緊跟上社會發展的步伐。電力系統繼電保護與故障檢測能起到保護電力運行、實時監控運行狀態、自動分析運行設備情況等作用，應不斷更新先進的繼電保護與檢測方法，例如采用網絡化方法、自適應控制方法與人工神經網絡方法以及變電站綜合自動化方法等，從而有效地維持電力系統運行的安全與穩定。

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（責任編輯：小 燕）

TM77

1009-2374（2017）07-0188-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.089

劉明（1988-），男，江西豐城人，國網湖南省電力公司懷化供電分公司技師，研究方向：繼電保護。

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