浅析电力系统继电保护及故障检测方法

浅析电力系统继电保护及故障检测方法

冯雄望

鹤山市明鹤电力建设有限公司 广东 鹤山 529700

摘 要：电力系统是现阶段社会发展中最为关键的能源系统，加强对电力系统继电保护故障分析，可以提升人们的生活质量。加强对电力系统的分析，重视继电保护装置，可以保障电力系统的稳定运行。基于此，主要对电力系统继电保护故障以及完善对策进行了简单的研究分析，以供参考。

关键词：电力系统；继电保护；故障；检测方法；

1. 电力系统继电保护和故障检测功能

电力系统继电保护和故障检测作用如下：

1. 在被保护元件、设备产生故障问题后，继电保护装置便会有选择、迅速、准确、自动地朝故障元件接近断路器发出相应的跳闸切断命令，促进其快速和电力系统脱离开来，进一步降低对于安全供电和电力系统破坏的影响，同时在无故障支持下，尽快恢复正常运行。

2. 能够对电力系统运行状态进行实时监控，对电网保护设备以及录波设备等二次装置进行实时监测与有效控制，保障电力系统稳定运行。

3. 能够针对电力系统中的异常运行状态和故障问题进行有效检测，准确判断故障的发生区域和以及故障性质。

4. 可以结合电力系统内的各种异常现象进行有效提示，电气设备产生运行故障条件下，联系设备实际运行维护条件以及相关异常现象进行有效的信号提升，从而警示相关值班人员针对设备中的缺陷故障问题进行及时有效的检修处理。确保无人值班条件下，继电保护装置能够进行自动化调整处理，或选择性切除某些存在安全隐患的电气装置。电力系统相关继电保护需要具备良好的可靠性、灵敏性、选择性、速动性，如此才能促进电力系统实现正常稳定发展，激发继电保护装置自身的维护功能。

2. 电力系统中继电保护的故障分析

2.1继电保护元件的问题

在继电保护设备工作的过程中自身也会出很多的故障，其中继电设备的组成元件质量对继电保护装置的运行会产生较大的影响。比如说保护元件的制作精度、元件的性能、晶体管的质量和电阻的性能等，在实际运行的过程中由于没有达到电力系统的标准要求，从而导致跳闸情况的出现。

2.2高温产生的故障

在继电保护设备运行的过程中经常由于一些设备的高温，从而导致继电元件发生了损坏。比如说继电保护设备中的电压互感器二次侧故障，就是由于局部的电路发生了温度过高，导致了该故障的发生。

3. 电力系统继电保护及故障检测方法

3.1小电流接地检测

我们以常用的 10kV 电力系统为例，对五处的支路进行短路故障的检测。在检测之前首先需要测量到正常的电场与磁场的数据信息，并且建立正常运行的标准数据。然后在检测故障位置数据信息，将故障点的数据信息记录下来。没有发生故障的线路中容性电流于电压产生一定的差距，并且零序的功率是负值。在检测发生故障线路的时候，发现了短路之前的零序电压落后电流一定的数值，而短路之后的零序电压超出了电流一定的数值。从而我们就可以基本判断出故障点，并对发生短路故障的线路进行及时的处理，保障电力系统的运行安全。我们以我国广东某地区的一处变电所发生的电力短路故障进行分析，在该变电所进行电力系统运行的过程中变电所的母线 TV 出现了短路故障。TV 与继电开关之间产生了三相短路，从而导致了电厂的侧高频保护出现了拒动的新情况，在后备保护距离的2段进行了跳闸保护，具体的线路故障如图1所示。

图 1 短路接线图

从图1中我们就可以明显的发现，该变电所发生的三相短路故障是外部的故障，因为变电厂的测高频保护设备一直处于发信的工作状态下，从而导致了侧高频的继电保护没有起到很好保护，最后断路器在2段进行了跳闸停信。

3.2磁场与电场的检测

在电力线路中一旦发生了单相断路的故障，那么在短路的位置就会产生不一样的电池与磁场，在不考虑电场与磁场之间发生互感的情况下，要对发生短路故障的位置进行确定，就可以利用相关的设备对线路周边的磁场进行探测，在探测的过程中利用谐波电流作为检测信号，从而快速的确定出故障发生的位置，及时有效的进行故障的排除。

4. 电力系统继电保护及故障检测

4.1综合故障分析系统

相关分析系统可以帮助调度人员快速获取准确、精细化的故障位置、保护动作状况、开关跳闸、简要故障信息，从而助力快速提出系统恢复决策，同时还可以为相关专业继电保护技术人员提供各种有效的参考信息，包括不同保护装置故障中的详细行为动作、故障分量对保护装置的威胁影响以及故障中的电压和电流变化等专业信息。系统可以促进就地站保护和故障录波器时钟之间实现同步操作，同时还可以帮助站内实现自动化监控提供基础参考信息，借助故障录波器以及地站保护针对相关数据信息实施智能化处理，促进不同设备彼此数据传输顺利实践规约转换，充分满足不同工作对象现实需求。还可以借助双端故障测距优化测距准确性，可以为 MIS 系统提供相应的数据交换和数据接口，保证系统数据传输的灵活性。

4.2自适应控制法

自适应控制法在实际应用中，主要是强调控制元件具备更强的敏感度，以便于设备出现故障时可以技术发出预警信号。通过继电保护与故障检测系统，选择敏感度更高的元件，如互感器、继电器和变换器等装置。不同地区的电网情况有所差别，而控制元件需求量较高，所以需要保证控制元件敏感度一致。结合实际情况发挥主元件适应性，根据实际情况设定敏感度，保护电力系统稳定运行的同时，快速、精准检测电力设备故障问题，确保继电保护灵敏性符合要求。

4.3人工神经网络法

人工神经网络相关继电保护以及故障检测主要是以生物神经科学为基础诞生的。人工神经网络进行故障检测主要是以生物神经系统为基础，借助模糊逻辑、遗传算法、进化规划相关智能化技术手段，针对电力系统进行合理保护。结合其自适应、自学习、自组织以及并行处理、模式识别功能和分布式信息存储等特征，借助人工神经网络针对故障距离、故障类型进行准确判断，从明确主设备保护以及相应的保护方向。比如借助 BP 模型针对方向保护进行准确判断，从而对故障所处方向进行准确、快速判断，做好高压输电线路相关方向保护工作。

4.4 参照处理法

顾名思义，参照处理法也就是将出现故障的设备与正常的设备进行比较、分析，从多个角度去查看故障设备的故障点。该种故障措施方法适用范围十分广泛，能够进行接线查找故障，也能用于设备日常检测过程中，如果检测值与顶差距过大，无法定位故障点，或者是将设备更换后，依然不能解决故障，电力系统不能顺利运行时，故障检测人员则可以结合同类设备进行二次接线故障排查。通常来说，在进行二次接线恢复环节中，如果接线存在错误，开关就不能正常分合，这时，检测人员，可以参照相邻线路接线方式，并结合线路标号有关信息，逐一检测和对照各线路，从而找出故障点，解决问题。

4.5替换法

工作人员在采用替换法对可能出现的继电保护装置进行检测时，主要将一些可能出现故障问题的元器件进行替换，将其更换成可正常工作的元器件，观察系统是否可以正常运行，若系统正常运行，则说明该元器件出现故障，若故障仍然存在则说明是其它元器件出现了问题，通过这种故障排除法，将故障检测范围进一步缩小。

5. 结束语

综上所述，电力系统的稳定安全运行关系到整个城市的正常生活。为此电力企业需要不断强化机电波保护，合理进行故障检测。为了进一步优化故障检测质量，应该促进故障检测方法的全面创新，促进继电保护和电力系统朝着网络化、智能化和自动化方向发展，保证电力系统的运行可靠性和稳定性。

参考文献

[1]电力系统继电保护与故障检测方法分析[J].欧志利.科技与创新.2016(12)

[2]刍议电缆绝缘试验与故障检测方法研究[J].吕彬.山东工业技术.2015(19)

[3]电力系统继电保护及故障检测方法研究[J].任洋，滕巍，张笑时.中国新技术新产品.2016(23)

[4]电力系统继电保护及故障检测方法的创新[J].王莹华，高辉.山东工业技术.2018(24)