电力系统的短路分析与故障测距

李震 董傲杨 左玮 董傲雪 聂明霞

（国网鸡西供电公司 158100）

电力系统的短路分析与故障测距

李震 董傲杨 左玮 董傲雪 聂明霞

（国网鸡西供电公司 158100）

电力系统包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互连元件可以改变系统的运行状态。如果系统处于暂态过程之中，运行参量的变化可能会对系统造成危害，导致发电机输入功率和输出功率不平衡，因此必须对电力系统的各种暂态过程进行分析。我们可以针对技术问题采用一些合理的假设，就电路中的短路问题进行研究。电力系统中随时会产生复杂的暂态现象，且测得的信号中包含大量的暂态分量。故障测距是通过对故障进行快速的检测、以达到消除故障的目的。目前，电力系统短路故障危害到国家的能源和经济。随着现代社会生产力水平的不断提高，安全、可靠、稳定的电力供应已成为电力网络的延伸的主要方向。本文就电力系统短路分析及保护和故障测距技术进行了阐述。

电力系统；短路；故障测距

引言

随着自然灾害和误操作等因素的逐渐增多，使得电网故障频繁发生，电力系统的大事故会对国家安全产生巨大威胁，特别是各种偶然因素所造成的影响在客观上是不可避免的，如：全网的大规模停电就有可能因为局部的故障未能得到及时有效的应对。电力系统故障的一个显著特征就是电流剧增，熔断器保护和过电流保护能反映电压降低和电流增加的一种保护原理就是阻抗保护。电力系统普遍存在对非线性故障所产生的非平稳时变信号和突变信号识别困难甚至误识别的难题，如：探测高阻抗故障是电力系统一个长期没有解决的问题。为了更确切对电压和功率进行判断，就需要进行故障测距。传统的过流保护装置不能形成固定接地，以致电流很小甚至完全没有电流，这样就导致故障会持续几小时甚至几天，在许多情况下，就会引发突发性故障电流反复及不规则的发生，导致更多的电能却源源不断地流向故障点。

1 电力系统短路分析及保护

1.1 短路的起因及后果

在电力系统的运行过程中，短路故障的主要原因在于绝缘层被破坏。一方面是由于绝缘设备的维护和检测工作不到位，另一方面可能由于设备自身存在缺陷。另外，人为专业技术水平不高，如：在带负荷的状态下断开隔离开关，或者在没有将地线进行撤离就合上断路器，设备自身长期在超负荷的状态下工作，会导致电力系统中出现短路故障；或者是在电力系统的设计与维护中，未能准确地计算爬电距离，都会导致电力短路故障的发生。相与相之间的短路是最常见的，发生短路时，短路电流上万安甚至十几万安，这样大的电流会使电器设备遭受巨大的破坏。为了预防这种情况必须有足够的机械强度和热稳定度。如果预防性的绝缘试验不够仔细就会引起故障，甚至造成大面积停电事故。

如果电源的电气和短路点相距较远，电源输出功率的变化量就会小于电源自身功率，这种电源的有功功率会远大于有功变化。如果在分析无限大功率电源的短路问题时，还必须要考虑到短路冲击电流，根据这一瞬时值对相关电气设备进行检测，也能提高电力系统相关动稳定程度。

1.2 继电保护的设计和调整

继电电力系统发生故障时，通常引起电压的降低，因此，继电保护应利用正常运行与故障时各物理量的差别来实现的。当系统发生故障时，继电保护装置使停电范围尽量缩小。保证无故障部分继续运行。故障的快速切除，可以减少用户在降低电压下工作的时间，避免对电气设备的损坏程度；可以提高自动重台闸动作的成功率。考虑到电力系统具有很强的综合分析和判断能力，几乎所有的保护装置都是由各种器件组成，本身出故障的概率就越大，保护装置的巡检功能也大大提高了其可靠性。结合计算机软件的实时性特点，微机保护装置在电力系统发生故障的暂态期间，就能延对动作或重合闸延时的过程。

2 故障测距技术

2.1 故障测距在电力系统中的重要作用

故障测距是分析电力系统故障的重要措施，它可以及时而准确地找出故障点的位置并及时采取相应的对策。在整个输电系统中，通常会在故障发生之后运用故障测距来找出故障点的准确位置。现阶段，故障测距的方法分为阻抗法、行波法、故障分析法和智能化测距法。

2.2 故障测距的要求

不同的短路故障问题需根据现场的实际需要来灵活选择故障测距的算法。故障测距的算法：①遵循可靠性，在故障发生后能够可靠地对故障进行测距，无论故障类型如何不能因为测距方法本身的缺陷而导致测距结果出现偏差；②准确性，测距结果要确保及时性，确保工作人员不受故障距离和系统运行方式等因素的影响，必须始终保持较高的精度；③经济性。对于原材料和元件的要求也必须适当，尽量增强测距方法的可推广利用价值。

2.3 具体应用

2.3.1 电力设备的状态监视和故障诊断

电力设备状态监视和故障诊断是运用小波分析理论对所得的奇异电磁信号作多分辨分析（MRA），将信号分解到不同的尺度上，每个尺度上的分量可以显示出故障信号，从而使得在电动机转子断条故障的诊断、得到成功的应用。

2.3.2 电力系统谐波分析

电力系统中发生故障时，换流站的交流侧和直流侧均产生高次谐波。小波分析会明显地表现出这些高频、奇异高次谐波信号的特性，小波能很好地为抑制高次谐波，提供可靠的依据。在回路中由于电阻降低，会导致电流异常增大，从而影响了电力系统的正常运行。为了更有效地分析电力系统短路故障的原因，在实际的应用过程中，可以对短路故障进行科学分析与计算，降低短路故障的发生率。

3 结束语

随着社会经济的快速发展，电力行业对短路故障测距有了更高的要求。在及时地找出短路故障点的前提下，集中故障测距算法，能有效消除短路故障隐患，从而有效提高电力系统运行的效益。

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1004-7344（2016）17-0055-01

2016-6-1