電力系統繼電保護及故障檢測方法的創新

文/彭宇

在電力系統運行的過程中經常容易發生的故障，就是單相線路的短路，而兩相線路和三相線路在運行的過程中也會經常發生短路的故障，在發生短路故障的時候，電力系統中的繼電保護就可以很好的保證電力系統的穩定運行，而故障檢測則可以準確的判斷出短路故障的發生位置，從而及時的進行維修處理，恢復電力系統的運行。

1 電力系統中繼電保護與故障檢測的重要性

在電力系統運行的過程中安全與穩定是系統運行的主要原則，但是電力系統在實際運行的過程中有外界的影響和設備的損耗，系統中不同電力設備安全性能就會產生一定的下降，從而給電力系統的運行埋下安全隱患。

在設備出現性能故障的時候，電力系統中的繼電保護裝置就可以發揮作用，根據設備發生故障的線路，快速的斷開有關的設備連接，從而避免其他的電力設備受到一定的影響，將電力設備的故障影響范圍控制到最小，并且很好的保障了電力系統的運行安全。

在繼電保護與故障檢測工作開展中，不僅可以對常規的電力設備進行保護與檢測，并且可以對濾波設備進行重復的檢測，從而有效的保障了不同電力設備的運行安全。在設備出現故障之后，電力系統中的檢測系統會快速的檢測出故障性質和位置，提高維修人員的工作效率。

2 電力系統中繼電保護的故障分析

2.1 繼電保護元件的問題

在繼電保護設備工作的過程中自身也會出很多的故障，其中繼電設備的組成元件質量對繼電保護裝置的運行會產生較大的影響。比如說保護元件的制作精度、元件的性能、晶體管的質量和電阻的性能等，在實際運行的過程中由于沒有達到電力系統的標準要求，從而導致跳閘情況的出現。

2.2 高溫產生的故障

在繼電保護設備運行的過程中經常由于一些設備的高溫，從而導致繼電元件發生了損壞。比如說繼電保護設備中的電壓互感器二次側故障，就是由于局部的電路發生了溫度過高，導致了該故障的發生。

2.3 隱形故障

在電力系統運行的過程中一旦出現了大面積的停電，或者很多處線路出現了電力故障，而繼電保護設備卻沒有及時的跳閘。

3 電力系統中常見故障的檢測研究

3.1 空間磁場檢測單相接地的故障

在電力系統發生了單相短路故障的時候，由于短路造成了電力回路的電阻值降低，并且短路位置的前支路與后支路，之間的電流、電壓都會產生很大的變化，并且有回路發生了一定的變化，因此該短路位置周邊的電力磁場也會產生一定的變化。在短路位置檢測確定的過程中就可以利用電場和磁場的變化進行判斷。

3.1.1 小電流接地檢測

我們以常用的10kV電力系統為例，對五處的支路進行短路故障的檢測。在檢測之前首先需要測量到正常的電場與磁場的數據信息，并且建立正常運行的標準數據。然后在檢測故障位置數據信息，將故障點的數據信息記錄下來。沒有發生故障的線路中容性電流于電壓產生一定的差距，并且零序的功率是負值。

在檢測發生故障線路的時候，發現了短路之前的零序電壓落后電流一定的數值，而短路之后的零序電壓超出了電流一定的數值。從而我們就可以基本判斷出故障點，并對發生短路故障的線路進行及時的處理，保障電力系統的運行安全。

我們以我國廣東某地區的一處變電所發生的電力短路故障進行分析，在該變電所進行電力系統運行的過程中變電所的母線TV出現了短路故障。TV與繼電開關之間產生了三相短路，從而導致了電廠的側高頻保護出現了拒動的新情況，在后備保護距離的2段進行了跳閘保護，具體的線路故障如圖1所示。

從圖1中我們就可以明顯的發現，該變電所發生的三相短路故障是外部的故障，因為變電廠的測高頻保護設備一直處于發信的工作狀態下，從而導致了側高頻的繼電保護沒有起到很好保護，最后斷路器在2段進行了跳閘停信。

3.1.2 磁場與電場的檢測

在電力線路中一旦發生了單相斷路的故障，那么在短路的位置就會產生不一樣的電池與磁場，在不考慮電場與磁場之間發生互感的情況下，要對發生短路故障的位置進行確定，就可以利用相關的設備對線路周邊的磁場進行探測，在探測的過程中利用諧波電流作為檢測信號，從而快速的確定出故障發生的位置，及時有效的進行故障的排除。

4 電力系統繼電保護與檢測方法的創新應用研究

4.1 網絡化的故障檢測與繼電保護分析

圖1：短路接線圖

隨著信息技術的快速發展，建設智能自動化的電力系統，已經成為了電網發展的必然趨勢。在電力系統運行保護的過程中可以建立網絡化檢測保護平臺，就是說將繼電保護設備中的主要設備利用串聯或者是并聯的方式進行差動連接，最后統一的接入到主站進行管理。在故障信息檢測和處理的過程中可以為其構建信息的上傳、處理和通信，從而很好的提高故障檢測工作的質量與效率。

4.2 人工神經網絡的技術應用

人工神經網絡是目前一種先進的網絡處理技術，將其應用到電力系統的繼電保護與故障檢測中，可以通過人工神經網絡系統的學習、適應、總結等優勢的發揮，從而將電力系統中的經常出現了電力故障和發生故障的位置原因，進行數據的收集整理，最后形成一個故障預判的預警體系。在人工神經網絡使用的過程中可以對三相短路、兩相短路、單相短路、隱形故障等進行準確的判斷，并進行及時的處理。

4.3 自適應的控制系統構建

所謂的自適應繼電保護與古扎檢測，就是說可以對電力系統的實施運行狀態進行一個自動適應的管理控制。隨著電力系統的運行峰值的變化，自適應系統可以及時的調整繼電保護的范圍，以及對應區域內故障的檢測，從而不斷的提高電力系統的運行可靠性。

5 結束語

綜上所述，在電力系統中需要不斷的加強繼電保護與故障檢測工作的質量，可以通過建設智能化管理平臺、引進故障檢測技術、人工神經網絡技術等方式，不斷的提高我國電力系統的穩定發展。