淺談電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測方法

郭麗娜，趙 慧

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州454000）

電力企業(yè)要想增強(qiáng)自身的競爭力就要保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這就需要通過繼電保護(hù)以及故障檢測來預(yù)防和控制故障的發(fā)生，降低電力系統(tǒng)相關(guān)原件受到損害的幾率，因此需要對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)以及故障檢測方法進(jìn)行深入研究。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測的概念

電力系統(tǒng)是由多個系統(tǒng)共同構(gòu)成的，其中就包括繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)主要包括邏輯、測量以及執(zhí)行等部分，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)出現(xiàn)故障之前和之后的電氣量變化進(jìn)行對比，并對線路以及電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)[1]。也就是說電力系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障的話電氣量就會出現(xiàn)變化，繼電保護(hù)裝置就會自動進(jìn)行保護(hù)。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測的作用

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)問題，在出現(xiàn)問題時如果只依靠技術(shù)人員檢測和排除故障不僅會增加成本，而且準(zhǔn)確度也不高，而繼電保護(hù)及故障檢測技術(shù)能夠自動檢測故障，所以對于電力系統(tǒng)來說，繼電保護(hù)及故障檢測裝置具有重要意義。首先，如果電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備和元件出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置就會把離故障元件最近的斷路器切斷，這樣就能夠使出現(xiàn)故障的設(shè)備或元件脫離電力系統(tǒng)，避免對電力系統(tǒng)造成大的破壞，也不會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[2]。其次，繼電保護(hù)裝置會對電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，同時還可以控制電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。繼電保護(hù)及故障檢測可以分析和判斷電力系統(tǒng)的異常情況，并準(zhǔn)確判斷出具體的故障區(qū)域以及故障特點(diǎn)。此外，如果電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置就會給予一定的提示，這樣管理人員就可以及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的故障并對其進(jìn)行檢修，從而有效降低成本并保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 故障檢測方法

（1）空間電磁場探測單相接地故障支路方法：如果小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，接地點(diǎn)的前向后向等支路的電流和電壓都會呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)，線路周圍的電磁場分布也會有所改變，所以可以利用磁場和電場檢測具體的故障點(diǎn)。小電流接地系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及配電線路磁場和電場的分布是主要的判斷依據(jù)。首先，比如說對10kV 線路當(dāng)中的五條支路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先要明確正常支路的數(shù)據(jù)參數(shù)，然后對比正常線路和被檢測線路的參數(shù)，記錄被檢測線路的電壓和電流。在正常情況下，線路的零序功率應(yīng)該是負(fù)數(shù)，而且電壓應(yīng)該比電流落后90°；如果線路出現(xiàn)故障的話，零序功率依然是負(fù)值，而短路之后零序功率就會變成正數(shù)，根據(jù)參數(shù)就能夠檢測出故障發(fā)生的具體位置[3]。其次，如果電力系統(tǒng)中的線路出現(xiàn)問題，周圍的磁場就會發(fā)生一定的變化，就可以利用磁場探測檢測所有的接地點(diǎn)，這樣就可以明確電壓和磁場的具體分布，從而獲得具體的故障點(diǎn)。（2）識別故障支路和故障接地相的方法：如果小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障就會出現(xiàn)一個明顯暫態(tài)過程，這個暫態(tài)過程當(dāng)中有很多故障特點(diǎn)。利用專業(yè)技術(shù)可以為小電流接地系統(tǒng)建立一個數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)學(xué)模型就可以模擬暫態(tài)信號的波形，從而獲得故障發(fā)生前的信息，這時就可以發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時支路負(fù)荷電流產(chǎn)生的波形就會發(fā)生明顯的變化。然后進(jìn)行專業(yè)的小波分解，就可以獲取發(fā)生故障的支路以及正常運(yùn)行的支路的電流時譜。也就是說可以利用數(shù)學(xué)模型計算接地點(diǎn)電流、電壓等信息，繼而明確電流故障特征，這樣就能夠判斷出故障的具體位置，能夠讓電力人員更快地解決問題。（3）建立健全繼電保護(hù)裝置管理和故障檢測體系：除了需要利用專業(yè)的檢測方法進(jìn)行故障檢測，還需要通過完善的繼電保護(hù)裝置管理和故障檢測體系維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，電力企業(yè)需要根據(jù)常見的故障制定相應(yīng)的解決方案，要求電力人員盡量第一時間解決故障和問題，減少故障帶來的影響。同時還需要詳細(xì)記錄所有操作，這樣有利于為電力人員提供數(shù)據(jù)參考，讓電力人員可以快速分析出發(fā)生故障的原因。同時，需要完善管理制度以及獎懲制度，激勵電力人員積極開展管理工作，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測

4.1 網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)與檢測

選擇網(wǎng)絡(luò)化的繼電保護(hù)及故障檢測能夠快速準(zhǔn)確地判斷出電力系統(tǒng)的故障，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障，是提高電力系統(tǒng)管理質(zhì)量的必然趨勢。要想實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理就要進(jìn)行微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化，對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行縱聯(lián)串聯(lián)保護(hù)，將繼電保護(hù)系統(tǒng)和傳感器結(jié)合在一起，將所有的數(shù)據(jù)信息都傳送給電網(wǎng)控制中心，這樣電網(wǎng)控制中心就可以準(zhǔn)確判斷出電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的問題，找到具體的故障位置，并快速解決故障，從而減小故障的影響，降低整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題的幾率[4]。

4.2 自適應(yīng)控制法

自適應(yīng)控制法中的控制元件非常敏感，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并隨著電力系統(tǒng)的運(yùn)行變化以及故障狀態(tài)變化改變自身的性能，在設(shè)備出現(xiàn)故障時還能夠第一時間發(fā)出提示信號。自適應(yīng)控制法對變換器、互感器以及繼電器等元件質(zhì)量的要求比較高，因此需要選擇質(zhì)量好且敏感性強(qiáng)的控制元件。同時，需要使用大量的控制元件，所以需要購買敏感性一樣的元件。此外，還需要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置合適的敏感度，這樣才能夠使繼電保護(hù)系統(tǒng)滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，使繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確地檢測故障。

4.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種人工智能技術(shù)，其基礎(chǔ)是生物神經(jīng)系統(tǒng)，主要是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等技術(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的優(yōu)勢，比如具有自適應(yīng)等能力，還能夠優(yōu)化信息存儲并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行繼電保護(hù)和故障檢測能夠判斷出故障的具體類型、故障的距離以及如何保護(hù)設(shè)備[5]。就比如說利用BP 模型可以對故障方向進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，有效提高了線路保護(hù)的質(zhì)量。

4.4 變電站綜合自動化繼電保護(hù)與故障檢測

綜合自動化繼電保護(hù)與故障檢測指的就是將網(wǎng)絡(luò)通信、自動化控制等技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)控制、測量、故障錄波、信息處理等多功能集一體的繼電保護(hù)系統(tǒng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)自動化的實(shí)時監(jiān)測，省去了很多人力[6]。也就是說利用綜合自動化繼電保護(hù)與故障檢測可以監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況并記錄故障狀態(tài)，也可以利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化整合所有的數(shù)據(jù)信息，可以有效保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 結(jié) 語

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會存在一定的安全隱患，并出現(xiàn)一些故障，這不僅會影響到運(yùn)行的安全也會影響到供電質(zhì)量。而利用繼電保護(hù)和故障檢測方法可以有效檢測出電力系統(tǒng)中的問題，所以需要大力發(fā)展繼電保護(hù)和故障檢測技術(shù)，從而提高供電質(zhì)量，促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展。