淺析電力系統(tǒng)繼電保護及故障檢測

馮 磊（湖北清江高壩洲水電廠，湖北宜都，443300）

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淺析電力系統(tǒng)繼電保護及故障檢測

馮 磊
（湖北清江高壩洲水電廠，湖北宜都，443300）

摘要：電力系統(tǒng)繼電保護裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)，更是電力系統(tǒng)故障的第一道防線。隨著近年來電力系統(tǒng)的加速發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題也日益嚴(yán)重。本文結(jié)合相關(guān)資料和文獻分析電力系統(tǒng)繼電保護及故障檢測的重要作用，并對故障檢測方法進行了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；故障檢測

0 前言

繼電保護與故障檢測是電力系統(tǒng)中用來進行自動檢測、控制與保護的裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)以下問題：短路、接地、過電壓、低電壓等故障時，系統(tǒng)立即選擇性切除故障或報警減少電氣設(shè)備的損壞，從而保證電力系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定運行。

1 電力系統(tǒng)中繼電保護和故障檢測的具體作用

1.1 保障電力系統(tǒng)的安全性

當(dāng)被保護的設(shè)備或者元件出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置能夠迅速準(zhǔn)確地向距離故障設(shè)備最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對電力元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響，并在其他無故障部分的支持下，迅速恢復(fù)正常運行。

1.2 實時監(jiān)控電力系統(tǒng)運行狀況

對電力系統(tǒng)進行實時監(jiān)控并且控制電力網(wǎng)絡(luò)中的保護設(shè)備，維持電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。

1.3 自動分析電力系統(tǒng)異常狀況

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況時，能夠及時、準(zhǔn)確的分析出故障區(qū)域、故障點、故障性質(zhì)。

1.4 提示電力系統(tǒng)異常狀況

當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)異常狀況或者系統(tǒng)設(shè)備處于不正常工作狀態(tài)時，能夠根據(jù)設(shè)備的具體情況及時發(fā)出信號，提示現(xiàn)場值班人員對出現(xiàn)故障區(qū)域進行處理。同時繼電保護裝置還能在無值班人員的情況下，及時切除那些造成系統(tǒng)故障的設(shè)備。電力系統(tǒng)繼電保護裝置必須同時具備可靠性、選擇性、靈敏性、快速性，這樣才能使繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用。

2 基于小電流接地系統(tǒng)故障檢測方法

2.1 利用空間的電磁場來探測單相接地故障的支路方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)了單相接地故障時，接地點的前向支路、后向支路和無故障支路的零序電流和零序電壓都會表現(xiàn)出不同特點。這時候線路周圍磁場和電場的分布也會發(fā)生改變。因此，可以利用零序電場和磁場探測接地故障點。

依據(jù)李孟秋對小電流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)，同時不考慮線路間和負(fù)載互感影響因素，將配電線路周圍的電磁場進行仿真接地點的探測，得出了三相電壓和電流三相合成的電場和磁場與零序電壓和零序電流分別產(chǎn)生的電場和磁場具有可替代性的結(jié)論。并且利用五次型諧波電壓電流的磁場和電場當(dāng)作檢測信號，來達到對故障點探測和定位的目的，同時也驗證了利用空間中分布的電磁場來探測故障點和故障分支的可行性。

2.2 區(qū)別故障支路和故障相的方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時，會出現(xiàn)一個包含著較多故障特點的較明顯暫態(tài)過程。并且通過建立一個小電流接地系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，能夠仿真得到在故障發(fā)生前的幾個周波的具體波形，進而可以得到電力系統(tǒng)中各個分支的負(fù)荷電流產(chǎn)生的瞬時畸變波形，再通過對接地故障產(chǎn)生時刻電流暫態(tài)信號進行小波分解，就可以得到健全支路和故障支路三相電流能量時譜。然后能夠得到故障產(chǎn)生后一個周波內(nèi)能量積分的小波能量接地過程中的選線選相判定依據(jù)。并且直接通過分析故障產(chǎn)生時的頻帶特征量和負(fù)電荷電流提取的瞬時性特征，就可以在系統(tǒng)未受到故障干擾情況下。準(zhǔn)確識別并且分析出故障支路和故障相。

3 分析系統(tǒng)中的繼電保護和故障檢測

3.1 綜合故障分析系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)在發(fā)生故障之后能夠為現(xiàn)場調(diào)度人員提供一些準(zhǔn)確的、及時的、簡要的故障信息，同時還能夠提供故障發(fā)生的準(zhǔn)確位置和故障發(fā)生之后故障附近的開關(guān)跳閘情況，這能夠在極大程度上給現(xiàn)場調(diào)度人員及時準(zhǔn)確的幫助。

3.2 綜合故障分析系統(tǒng)的繼電保護和檢測方法

將微機保護裝置進行網(wǎng)絡(luò)化，使繼電保護中的主要裝置的每一點都實行縱聯(lián)串聯(lián)和差動保護，并且給系統(tǒng)中的主站協(xié)調(diào)管理提供了數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)通訊等一系列通信支持。并且可以依據(jù)繼電保護裝置反應(yīng)的保護安裝處的電氣量，實時檢測并且判斷出故障位置、故障原因、故障性質(zhì)和故障參數(shù)，立刻向系統(tǒng)中相應(yīng)的保護裝置發(fā)出指令，及時準(zhǔn)確的切除發(fā)生故障的元件或者設(shè)備，盡量減少故障帶來的經(jīng)濟損失，在一定程度上提高系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

自適應(yīng)型的繼電保護裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)的故障和系統(tǒng)的運行方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)改變時，自適應(yīng)繼電保護裝置能夠改變自身保護參數(shù)，盡最大可能使保護能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)中的各種變化。從而提高系統(tǒng)的可靠性。

將自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信和計算機信息采集等多種先進的技術(shù)進行一定程度上的融合，形成一個具有信號、測量、控制、保護、計費、緊急控制、繼電保護、維修狀態(tài)信息處理等多種功能的綜合型的自動化計算機系統(tǒng)，不僅能夠代替在值班室無人值班的情況下對系統(tǒng)進行全程的監(jiān)控和操作，對系統(tǒng)故障的檢測和出現(xiàn)故障后的報警，并且還能夠利用各種集成信息對系統(tǒng)進行高效的控制。

4 結(jié)束語

繼電保護裝置和故障檢測在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，能夠保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全的運行。小電流接地系統(tǒng)的空間電磁場探測故障支路與故障點和多分辨分析小波的接地選線來識別故障支路與故障相的故障檢測新方法，是未來快速檢測和識別小電流接地系統(tǒng)故障點、故障支路與故障接地相和提高電網(wǎng)設(shè)備繼電保護、故障檢測分析水平的可行性方法。

參考文獻

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［2］丁二陸.淺析電力系統(tǒng)繼電保護及故障檢測方法［J］.電工研究，2012：45-46.

［3］王艷.電力系統(tǒng)繼電保護及故障檢測新方法［J］.煤炭技術(shù)，2012，31（02）：42-44.

［4］孫博.淺析電力系統(tǒng)中繼電保護的故障檢測［J］.科技向?qū)В?012（36）：131，135.

［5］寧建宇.電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)發(fā)展探析［J］.中國科技信息，2012，（05）：71—73.

Analysis of relay protection and fault detection in power system

Feng Lei
（Hubei Qingjiang Gaobazhou Hydropower Plant in Hubei Province，Yidu City，443300）

Abstract：Electric power system relay protection device is an important foundation of the safe and stable operation of power system，and also the first line of defense of electric power system fault.With the acceleration development of electric power system in recent years，power system fault problem is become more serious.The article is based on the related data and literature analysis the important role of power system relay protection and fault detection，and introduce the simple introduction to fault detection method.

Keywords：Power system；Relay protection；Fault detection