電力系統繼電保護及故障檢測方法

文/馮小萍 王曉飛 崔大林 南東亮 蘇奎

科學技術是第一生產力，在科學技術不斷發展和完善下，面對社會不斷增長的電力需求，如何保證電力系統成為當前首要任務。通過繼電保護，選擇合理的故障檢測方法來預防和控制故障，確保電力系統相關元件不受損害，如果發現異常情況可以自動化切斷連接，并發出預警信號，確保電力系統安全穩定運行，提供優質供電服務。通過電力系統繼電保護及故障檢測方法相關研究分析，有助于推動技術和手段創新，為后續相關研究提供依據。

1 電力系統繼電保護及故障檢測概述

繼電保護系統是電力系統中重要組成部分，其中包括邏輯部分、測量部分和執行部分，通過對比設備故障前后的電氣量變化情況，依托于繼電保護裝置來保護電氣設備和線路。一旦線路和設備出現故障，電氣量隨之變化，以此為依據來判斷故障是否發生，啟動繼電保護裝置來保護電氣設備。

就繼電保護故障問題來看，主要表現在以下幾點：

（1）運行故障。在長期運行中設備溫度升高，受到外界條件影響出現設備故障。

（2）繼電保護系統故障，由于繼電保護元件質量誘發故障，如電磁型、機械型繼電器零件缺陷，如果電力系統元件質量不符合要求，可能出現誤動，加劇電力系統故障幾率。

（3）隱性故障。主要是指電力系統正常運行，并未出現明顯的故障，但是系統部分發生變化后，將會觸發故障，增加故障幾率。

2 電力系統繼電保護及故障檢測作用

電力系統繼電保護及故障檢測可以保證電力系統穩定運行，對于電力系統運行中出現的故障，僅僅依靠人工檢測故障和排除故障難度較高，不僅無法滿足實際工作需要，還會帶來不同程度上的人力、物力和財力損失。通過繼電保護及故障檢測技術可以改善這一問題，如果電力設備出現故障，可以及時向斷路器發布控制指令，切斷電力元件和電力設備故障，將會更進一步破壞電力系統。如果缺少繼電保護裝置的支持，無法及時隔離電力系統故障點，為電力系統埋下一系列安全隱患。除此之外，依托于繼電保護及故障檢測方法可以自動化判斷設備運行情況，發揮繼電保護設備靈敏度優勢，判斷故障點和故障范圍，結合故障性質來及時切斷故障。如果電氣設備發生異常情況，結合實際情況發出預警信息，通知相關人員尋求合理措施及時維修設備，為電力系統穩定運行提供保障。

3 故障檢測方法分析

以小電流接地系統為基礎的故障檢測方法實際效果突出，主要從以下兩點實現：

（1）空間電磁場探測單相接地故障支路，一旦發現單相接地故障，電氣量會出現明顯變化，如果是永久性的接地，電壓表三相值不同，接地相電壓明顯下降；間歇式接地，電壓表的指針會明顯波動。如果是接地點周圍磁場變化，單相接地故障則表現為前向、后向支路異常，非故障支路同樣存在異常，零序電壓支路隨之變化。通過零序電場和磁場分布情況調查，確定故障點位置，尋求合理措施及時改進。

（2）故障支路識別和故障接地相，小電流接地系統單相接地下，可能出現多故障暫態問題。建立數學模型來計算電壓、電流，預測電流畸變量，接地點的電壓、電流信號進行小波變換處理，最終獲取頻譜圖像，確定電流故障特征基礎上確定故障位置。

4 電力系統繼電保護及故障檢測方法

4.1 網絡化管理方法

電力系統繼電保護及故障檢測中，選擇網絡化管理是電力系統現代化管理的必然選擇，有助于及時發現和解決電力系統故障問題，保證電力系統安全穩定運行。推行網絡化管理，突出繼電保護與故障檢測系統主體地位，具體到各個環節，以便于實現繼電保護系統和傳感器有機整合在一起，將系統運行數據信息傳輸到電網控制中心，精準、快速的判斷故障問題，及時隔離和解決故障。網絡化管理，電氣設備縱聯差動保護優勢較為突出，快速判斷故障位置和原因，及時做出應對來保證電力系統穩定運行。

4.2 自適應控制法

自適應控制法在實際應用中，主要是強調控制元件具備更強的敏感度，以便于設備出現故障時可以技術發出預警信號。通過繼電保護與故障檢測系統，選擇敏感度更高的元件，如互感器、繼電器和變換器等裝置。不同地區的電網情況有所差別，而控制元件需求量較高，所以需要保證控制元件敏感度一致。結合實際情況發揮主元件適應性，根據實際情況設定敏感度，保護電力系統穩定運行的同時，快速、精準檢測電力設備故障問題，確保繼電保護靈敏性符合要求。

4.3 人工神經網絡法

人工神經網絡法應用在繼電保護及故障檢測中，主要是集合了模糊邏輯、遺傳算法和生物神經網絡于一體，在電力系統繼電保護中應用。憑借人工神經網絡的信息分布式存儲特點，智能化水平較高，在電力系統繼電保護中應用，可以快速、精準判斷故障類型、故障點，尋求針對性措施來排除故障。

5 結論

綜上所述，電力系統在運行期間，很容易受到客觀因素影響出現安全隱患，破壞電力設備安全的同時，影響到供電質量。在現代化技術支持下，通過電力系統繼電保護及故障檢測方法可以及時挖掘故障隱患，推動電力系統繼電保護及故障檢測技術自動化、數字化和智能化發展，選擇網絡化管理法、自適應法和人工神經網絡法，可以及時排除故障，確保電力系統安全穩定運行。