電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與故障檢測(cè)方法分析

歐志利

摘 要：隨著現(xiàn)階段社會(huì)的飛速發(fā)展和進(jìn)步，電力作為新型的清潔能源逐漸被大范圍使用。目前，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行受到了人們的廣泛關(guān)注。其中，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)和故障檢測(cè)的方法一直是電力系統(tǒng)維護(hù)和發(fā)展的重要手段，其對(duì)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性意義重大。因此，能否確保電力系統(tǒng)在通道中的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，是電力企業(yè)進(jìn)步和提高的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；故障檢測(cè)；人工智能

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.159

繼電保護(hù)和故障檢測(cè)是電力系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)、保護(hù)的關(guān)鍵，是在電力系統(tǒng)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)線路障礙查找的核心，是在線路短路時(shí)或局部電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)對(duì)電纜的承受力和故障的嚴(yán)重程度，并有選擇地對(duì)局部電網(wǎng)進(jìn)行減壓和斷電的手段，是切實(shí)保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 電力系統(tǒng)繼電故障的檢測(cè)作用

1.1 保護(hù)電力的安全運(yùn)行

安全、穩(wěn)定是電力系統(tǒng)運(yùn)行中最關(guān)鍵的內(nèi)容。在被保護(hù)的設(shè)備或元件出現(xiàn)問題時(shí)，要及時(shí)采用繼電保護(hù)裝置準(zhǔn)確地向故障電路發(fā)出跳閘命令，從而使其及時(shí)脫離電力系統(tǒng)，最大限度地降低對(duì)電力系統(tǒng)的破壞，并實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和對(duì)計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)的管理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相應(yīng)電力企業(yè)的信息化程度也在不斷提高。目前，信息管理系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量在不斷增大、運(yùn)算速度在不斷提高，且已能在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行

設(shè)置電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備是為了保障電力系統(tǒng)的高速、平穩(wěn)運(yùn)行。電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置可在無人值班時(shí)對(duì)不同設(shè)備的運(yùn)行情況、溫度狀況進(jìn)行分析和處理，自動(dòng)對(duì)無人檢測(cè)的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，有選擇性地對(duì)可能引發(fā)事故的設(shè)備進(jìn)行一次切除。因此，只有保證電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備的安全性和靈敏度，才能保證電力系統(tǒng)及各種設(shè)備的安全運(yùn)行。

1.3 自動(dòng)分析設(shè)備的運(yùn)行情況

對(duì)于非正常狀態(tài)下運(yùn)行的電力設(shè)備，繼電保護(hù)裝置可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的表面溫度進(jìn)行硬件維護(hù)，并報(bào)告異常情況，提醒值班人員應(yīng)對(duì)與運(yùn)行異常方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的處理或停機(jī)檢修。

2 基于小電流接地系統(tǒng)的故障檢測(cè)方法

2.1 小電流接地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析

在小電流接地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析中，先對(duì)正常支路和故障支路的5條配電線進(jìn)行了故障點(diǎn)探測(cè)，將設(shè)定和探測(cè)得出的正常支路參數(shù)設(shè)為I，進(jìn)而得到故障零路電容性的超前序電壓。如果故障設(shè)備的各線路零序電壓功率不足，則零序電容的功率為負(fù)數(shù)。

2.2 配電線路的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)

在不考慮線路基礎(chǔ)和線路之間相互影響的情況下，三相電壓和電流的三體性不可替代對(duì)配線線路及周圍磁場(chǎng)的模擬地點(diǎn)的探索結(jié)論，而電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別具有可替代性的結(jié)論。此外，還可以五次震波的電壓作為檢測(cè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的主要信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)和電磁場(chǎng)探測(cè)故障方式的可行性分析。

2.3 識(shí)別故障支路接地的方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單方面的接地問題時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)的過程。因此，可建立一個(gè)包含諸多明顯特征的小電流仿態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由此檢測(cè)系統(tǒng)中各支路的復(fù)合電壓，并對(duì)故障發(fā)生時(shí)的波形畸變進(jìn)行全面研究和分析。當(dāng)故障支路完好，且與健全支路的三相電流的能量相匹配時(shí)，會(huì)生成能量積分的小規(guī)模接地反應(yīng)。直接通過電纜電線的傳播、積累能量，可實(shí)現(xiàn)負(fù)電荷的積累過程，即可在系統(tǒng)正常運(yùn)行中識(shí)別、判斷故障支路和故障接地面積。

小波的變化規(guī)律總體上可與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊識(shí)別專家系統(tǒng)等人工智能方法相配合。對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)檢測(cè)故障，難以通過人工檢測(cè)定位故障。此時(shí)，必須通過電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的開關(guān)運(yùn)行設(shè)備。

2.4 故障信息數(shù)據(jù)分析

電力系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確地為相關(guān)技術(shù)人員提供故障信息、開關(guān)跳閘時(shí)的信息和保護(hù)動(dòng)作的信息，并快速反饋繼電保護(hù)的動(dòng)作。因故障而造成的電壓變化對(duì)保護(hù)裝置的影響是比較大的。電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)可同步運(yùn)行故障記錄波形儀器，能為站內(nèi)的監(jiān)控人員提供故障發(fā)生的原因和地點(diǎn)，并為技術(shù)人員的后期維護(hù)和故障排查提供有效的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)在不同數(shù)據(jù)環(huán)境下的準(zhǔn)確計(jì)算，從而使電力系統(tǒng)能安全、高效地進(jìn)行網(wǎng)上數(shù)據(jù)的傳輸工作。此外，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)還具有故障的集中處理和信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享等綜合性功能和數(shù)據(jù)處理的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)開關(guān)的故障檢測(cè)對(duì)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全和人們生命財(cái)產(chǎn)安全具有較大的意義。目前，小電流的接地方式、空間電磁故障處理支路以及故障接地等多種故障檢測(cè)的新方法層出不窮，且網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)具有自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字化變電站也越來越多。繼電保護(hù)的開關(guān)和故障檢測(cè)逐步進(jìn)入了自動(dòng)化控制檢測(cè)的人工智能時(shí)代，電力網(wǎng)絡(luò)也獲得了飛速發(fā)展。此外，電力數(shù)據(jù)的測(cè)量、保護(hù)及大網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)通訊一體化的出現(xiàn)，無不預(yù)示著我國(guó)未來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景非常廣闊。

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〔編輯：張思楠〕