電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析與檢測技術(shù)

王劍

摘 要：文章介紹了幾種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的故障，對電力系統(tǒng)綜合故障系統(tǒng)進(jìn)行分析，闡述了小電流接地系統(tǒng)的檢測以及綜合故障分析系統(tǒng)的保護(hù)和檢測，提出了三種處理故障的方法，希望能對我國電力系統(tǒng)提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；故障；檢測

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）03-0089-02

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置占有非常重要的地位，是保障電力設(shè)備最重要的一項手段，一旦繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，會直接影響供電系統(tǒng)，因此我們必須把繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)的故障加于重視，制定科學(xué)合理的方案，做好設(shè)備的檢修、維修工作，保障電力系統(tǒng)順利、安全的運行，最大可能地降低事故的出現(xiàn)。

1 繼電保護(hù)故障分析

1.1 產(chǎn)源故障分析

在電力系統(tǒng)運行的過程中，繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量同出現(xiàn)故障的可能性有著直接的關(guān)系，常見的繼電保護(hù)裝置例如機(jī)電型，在精度和材質(zhì)方面的要求都很高，一旦裝置的質(zhì)量沒有達(dá)標(biāo)，就會造成故障的出現(xiàn)。另外，晶體管的質(zhì)量也會關(guān)系到系統(tǒng)的運行。

1.2 運行故障分析

運行故障在繼電保護(hù)中是比較常見的，同時其危害性也是最大的。例如在電力系統(tǒng)運行的過程中，溫度升高會造成繼電裝置失效，具體表現(xiàn)如下：在現(xiàn)階段的繼電保護(hù)中，二次電壓回路的故障比較常見，也屬于比較薄弱的位置，因此電壓互感器同繼電保護(hù)的故障有著直接關(guān)系。

1.3 開關(guān)選擇不當(dāng)

開關(guān)的選取是關(guān)鍵工作，如今在很多高負(fù)荷的位置建立開關(guān)站，供電的模式為變電所-開關(guān)站-變壓器，在沒有實現(xiàn)繼電保護(hù)自動化的開關(guān)站中，要盡可能選擇負(fù)荷開關(guān)作為保護(hù)開關(guān)的裝置。

1.4 互感器故障分析

當(dāng)互感器飽和時其造成的影響是比較大的，隨著負(fù)荷的不斷增加，一旦出現(xiàn)短路的情況，電流就會增大，當(dāng)短路位置在終端設(shè)備附近時，電流可能會在互感器規(guī)定電力的100倍作用，通常短路時互感器的誤差是隨著短路電流倍數(shù)的上升而上升的。

2 小電流接地系統(tǒng)的檢測

2.1 電磁場故障檢測方法

在小電流接地系統(tǒng)中產(chǎn)生接地故障時，接地位置的電壓和電流的特點都不同，線路附近的磁場和電場也會相應(yīng)的產(chǎn)生變化，所以應(yīng)利用電場和磁場去查詢故障出現(xiàn)的位置。

2.1.1 小電流接地系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

依照仿真模型為典型直線π型電桿的10 kV配電線路，分別表示正常支路和出現(xiàn)故障的支路的五條配電線路支路進(jìn)行故障的檢測，把實驗結(jié)果得出的正常支路和故障支路的參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，總結(jié)出故障時電流和功率的特點如下：正常支路電流超前零序電壓π/2，功率為負(fù)；故障支路故障點前電流超前零序電壓π/2，功率為負(fù)；故障支路故障點后電流落后電壓π/2，功率為正，同前面兩項是相反的。

2.1.2 配電線路的分析

依照小電流接地系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)和不考慮負(fù)載與線路間互感影響因素的條件下，對配電線路附近存在的電磁場進(jìn)行檢查，結(jié)果為電壓和電流三相所合成的電場和磁場同零序電壓、電流的電場和磁場能夠相互代替，同時能夠使用5次諧波的電場和磁場作為檢測的信號，以此更好的對故障出現(xiàn)的位置進(jìn)行定位，也就是證明了能夠使用低粘磁場的原理檢測故障出現(xiàn)的位置。

2.2 故障支路和接地相的檢測

在小電流接地系統(tǒng)中產(chǎn)生故障時會出現(xiàn)一個暫態(tài)過程，而建立接地系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型就能夠獲得故障出現(xiàn)前周波的暫態(tài)信號模型，以此明確系統(tǒng)之路的電流產(chǎn)生的瞬時畸變，分解故障出現(xiàn)時電流的暫態(tài)信號，獲得支路的三相電流能量時譜，獲得故障后小波能量接地選線選相的判斷依據(jù)。也就是說，通過同負(fù)荷電流中獲得的瞬時特征和故障頻帶特征，就能在系統(tǒng)正常運作的過程中找出出現(xiàn)故障的支路。

3 綜合故障分析系統(tǒng)的保護(hù)和檢測

3.1 綜合故障分析系統(tǒng)的功能

綜合故障分析系統(tǒng)一方面能夠提供故障的具體情況和位置、跳閘的情況以及保護(hù)動作；另一方面還能提供保護(hù)裝置故障過程的動作、電壓和電流的變化以及專門信息，以此更快的制定出恢復(fù)系統(tǒng)的方案。

綜合故障分析系統(tǒng)能夠保證把故障錄波器和就地站保護(hù)二者同步，能提供監(jiān)控過程中需要的信息，還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的處理，實現(xiàn)設(shè)備之間的信息傳遞，更好的適應(yīng)不同工作的需求。綜合故障分析系統(tǒng)能提供與MIS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，提高系統(tǒng)的靈活性，還能通過雙端故障距離的計算來增強(qiáng)測量的正確性，另外還能夠?qū)收系男畔⑦M(jìn)行分析和處理。

3.2 綜合故障分析系統(tǒng)的保護(hù)和檢測

3.2.1 綜合自動化的保護(hù)和檢測

綜合自動化計算機(jī)系統(tǒng)就是把各類先進(jìn)技術(shù)都結(jié)合到一起，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)、控制、維修等多種功能的系統(tǒng)，一方面能夠利用通信網(wǎng)絡(luò)把各類存在漏洞的系統(tǒng)獨立的分割開，實現(xiàn)資源的共享和自動化；另一方面還能代替人工對變電站進(jìn)行控制和操作。綜合自動化系統(tǒng)的變電站能夠把繼電保護(hù)的各項功能統(tǒng)一集成數(shù)字裝置中，用光纖總線進(jìn)行連接，以此實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

3.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和檢測

所謂人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和檢測，就是一系列人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的使用，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行處理、模式識別能力等特點實現(xiàn)了對故障分析、故障距離等工作，例如采用BP模型作為方向保護(hù)的判別原件，能夠快速的檢測出故障的位置，更好的進(jìn)行線路保護(hù)。

3.2.3 自適應(yīng)控制保護(hù)和檢測

自適應(yīng)繼電保護(hù)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運行情況和出現(xiàn)故障的位置進(jìn)行檢測，能夠隨著實際的變化情況對保護(hù)性能進(jìn)行調(diào)整，保證保護(hù)能夠同電力系統(tǒng)二者之間更好的統(tǒng)一，另外還改善了系統(tǒng)響應(yīng)與保護(hù)的性能，提高了電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.2.4 網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)和檢測

微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化，為了把繼電保護(hù)各設(shè)備的每一點保護(hù)裝置都進(jìn)行差動和縱聯(lián)保護(hù)，由主站統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理提供了數(shù)據(jù)處理等支持，能夠依照保護(hù)安裝位置的實際電氣量對故障出現(xiàn)位置的原因進(jìn)行檢測，更快對保護(hù)裝置發(fā)出指令并隔離故障位置，降低故障的影響面積，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

4 故障的處理方法

4.1 分段處理法

分段處理法就是把設(shè)備分割開，然后依照順序進(jìn)行處理，例如檢測光纖通道時，可以先解開通道口，然后短接內(nèi)回路，用內(nèi)部自環(huán)來檢查裝置是否正常，再把外側(cè)短接環(huán)起來，檢測信號能否順利發(fā)出，以此檢測光纖通道的情況。

4.2 參照法

把正常的設(shè)備和非正常的設(shè)備進(jìn)行對比，以此查找故障出現(xiàn)的位置并加以解決。例如在對回路進(jìn)行改造時，二次接線不能恢復(fù)時可以參照同類接線；在保護(hù)帶負(fù)荷試驗中不能確定數(shù)據(jù)時可以從同類設(shè)備上讀取數(shù)據(jù)。

4.3 替換法

就是用好的元件替代有故障的元件，以此判斷元件是否存在故障。例如微機(jī)保護(hù)運行的指示燈接觸不良，很難判斷出故障的原因，這時可以取相應(yīng)的插間進(jìn)行替換，最終檢測出CPU插間存在故障，但是使用替換法需要注意的是元件型號必須相同。

5 結(jié) 語

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)不斷的完善和發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)邁上了一個新的臺階，這對繼電保護(hù)人員的要求也隨之提高，因此如何深入的分析繼電保護(hù)的故障并解決是當(dāng)前面對的重要問題，要把故障產(chǎn)生的損失盡最大的可能降到最小，保障電力系統(tǒng)能夠順利的運行，推動電力系統(tǒng)長遠(yuǎn)的發(fā)展。

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