电力系统继电保护故障分析与检测技术

王剑

摘 要：文章介绍了几种电力系统继电保护中存在的故障，对电力系统综合故障系统进行分析，阐述了小电流接地系统的检测以及综合故障分析系统的保护和检测，提出了三种处理故障的方法，希望能对我国电力系统提供一些帮助。

关键词：电力系统；继电保护；故障；检测

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）03-0089-02

在电力系统中，继电保护装置占有非常重要的地位，是保障电力设备最重要的一项手段，一旦继电保护装置出现故障，会直接影响供电系统，因此我们必须把继电保护装置出现的故障加于重视，制定科学合理的方案，做好设备的检修、维修工作，保障电力系统顺利、安全的运行，最大可能地降低事故的出现。

1 继电保护故障分析

1.1 产源故障分析

在电力系统运行的过程中，继电保护装置的质量同出现故障的可能性有着直接的关系，常见的继电保护装置例如机电型，在精度和材质方面的要求都很高，一旦装置的质量没有达标，就会造成故障的出现。另外，晶体管的质量也会关系到系统的运行。

1.2 运行故障分析

运行故障在继电保护中是比较常见的，同时其危害性也是最大的。例如在电力系统运行的过程中，温度升高会造成继电装置失效，具体表现如下：在现阶段的继电保护中，二次电压回路的故障比较常见，也属于比较薄弱的位置，因此电压互感器同继电保护的故障有着直接关系。

1.3 开关选择不当

开关的选取是关键工作，如今在很多高负荷的位置建立开关站，供电的模式为变电所-开关站-变压器，在没有实现继电保护自动化的开关站中，要尽可能选择负荷开关作为保护开关的装置。

1.4 互感器故障分析

当互感器饱和时其造成的影响是比较大的，随着负荷的不断增加，一旦出现短路的情况，电流就会增大，当短路位置在终端设备附近时，电流可能会在互感器规定电力的100倍作用，通常短路时互感器的误差是随着短路电流倍数的上升而上升的。

2 小电流接地系统的检测

2.1 电磁场故障检测方法

在小电流接地系统中产生接地故障时，接地位置的电压和电流的特点都不同，线路附近的磁场和电场也会相应的产生变化，所以应利用电场和磁场去查询故障出现的位置。

2.1.1 小电流接地系统稳态分析

依照仿真模型为典型直线π型电杆的10 kV配电线路，分别表示正常支路和出现故障的支路的五条配电线路支路进行故障的检测，把实验结果得出的正常支路和故障支路的参数进行稳态分析，总结出故障时电流和功率的特点如下：正常支路电流超前零序电压π/2，功率为负；故障支路故障点前电流超前零序电压π/2，功率为负；故障支路故障点后电流落后电压π/2，功率为正，同前面两项是相反的。

2.1.2 配电线路的分析

依照小电流接地系统稳态分析的基础和不考虑负载与线路间互感影响因素的条件下，对配电线路附近存在的电磁场进行检查，结果为电压和电流三相所合成的电场和磁场同零序电压、电流的电场和磁场能够相互代替，同时能够使用5次谐波的电场和磁场作为检测的信号，以此更好的对故障出现的位置进行定位，也就是证明了能够使用低粘磁场的原理检测故障出现的位置。

2.2 故障支路和接地相的检测

在小电流接地系统中产生故障时会出现一个暂态过程，而建立接地系统数据模型就能够获得故障出现前周波的暂态信号模型，以此明确系统之路的电流产生的瞬时畸变，分解故障出现时电流的暂态信号，获得支路的三相电流能量时谱，获得故障后小波能量接地选线选相的判断依据。也就是说，通过同负荷电流中获得的瞬时特征和故障频带特征，就能在系统正常运作的过程中找出出现故障的支路。

3 综合故障分析系统的保护和检测

3.1 综合故障分析系统的功能

综合故障分析系统一方面能够提供故障的具体情况和位置、跳闸的情况以及保护动作；另一方面还能提供保护装置故障过程的动作、电压和电流的变化以及专门信息，以此更快的制定出恢复系统的方案。

综合故障分析系统能够保证把故障录波器和就地站保护二者同步，能提供监控过程中需要的信息，还能对数据进行智能化的处理，实现设备之间的信息传递，更好的适应不同工作的需求。综合故障分析系统能提供与MIS系统之间的数据交换，提高系统的灵活性，还能通过双端故障距离的计算来增强测量的正确性，另外还能够对故障的信息进行分析和处理。

3.2 综合故障分析系统的保护和检测

3.2.1 综合自动化的保护和检测

综合自动化计算机系统就是把各类先进技术都结合到一起，能够实现保护、控制、维修等多种功能的系统，一方面能够利用通信网络把各类存在漏洞的系统独立的分割开，实现资源的共享和自动化；另一方面还能代替人工对变电站进行控制和操作。综合自动化系统的变电站能够把继电保护的各项功能统一集成数字装置中，用光纤总线进行连接，以此实现网络通信。

3.2.2 人工神经网络保护和检测

所谓人工神经网络的保护和检测，就是一系列人工智能技术在电力系统中的使用，充分利用人工神经网络的并行处理、模式识别能力等特点实现了对故障分析、故障距离等工作，例如采用BP模型作为方向保护的判别原件，能够快速的检测出故障的位置，更好的进行线路保护。

3.2.3 自适应控制保护和检测

自适应继电保护能够对电力系统的运行情况和出现故障的位置进行检测，能够随着实际的变化情况对保护性能进行调整，保证保护能够同电力系统二者之间更好的统一，另外还改善了系统响应与保护的性能，提高了电力系统运行的稳定性。

3.2.4 网络化保护和检测

微机保护装置网络化，为了把继电保护各设备的每一点保护装置都进行差动和纵联保护，由主站统一协调管理提供了数据处理等支持，能够依照保护安装位置的实际电气量对故障出现位置的原因进行检测，更快对保护装置发出指令并隔离故障位置，降低故障的影响面积，增强系统的可靠性。

4 故障的处理方法

4.1 分段处理法

分段处理法就是把设备分割开，然后依照顺序进行处理，例如检测光纤通道时，可以先解开通道口，然后短接内回路，用内部自环来检查装置是否正常，再把外侧短接环起来，检测信号能否顺利发出，以此检测光纤通道的情况。

4.2 参照法

把正常的设备和非正常的设备进行对比，以此查找故障出现的位置并加以解决。例如在对回路进行改造时，二次接线不能恢复时可以参照同类接线；在保护带负荷试验中不能确定数据时可以从同类设备上读取数据。

4.3 替换法

就是用好的元件替代有故障的元件，以此判断元件是否存在故障。例如微机保护运行的指示灯接触不良，很难判断出故障的原因，这时可以取相应的插间进行替换，最终检测出CPU插间存在故障，但是使用替换法需要注意的是元件型号必须相同。

5 结 语

综上所述，随着电力系统不断的完善和发展，继电保护技术已经迈上了一个新的台阶，这对继电保护人员的要求也随之提高，因此如何深入的分析继电保护的故障并解决是当前面对的重要问题，要把故障产生的损失尽最大的可能降到最小，保障电力系统能够顺利的运行，推动电力系统长远的发展。

参考文献：

[1] 陈丽萍.电力系统继电保护故障分析及故障点查找方法探析[J].中国科技信息，2011，（23）.

[2] 关明江.电力系统继电保护故障原因分析及处理技术[J].中国新技术新产品，2013，（9）.

[3] 徐雪良.继电保护故障分析处理系统在电力系统的应用[J].中国新技术新产品，2010，（11）.