電力系統繼電保護及故障檢測分析

宋浩銓

國網商丘供電公司

電力系統繼電保護及故障檢測分析

宋浩銓

國網商丘供電公司

電力系統規模不斷加大，目前全國將近有兩萬多個節點，每個節點對應相應變電站或發電廠。這么龐大的系統安全穩定性及運行質量特別重要，繼電保護就是保證電力系統安全運行的裝置。電力系統容易發生故障，最常見的故障為單相短路故障，其次還有兩相短路、三相短路、短路、過電壓、過負荷等。繼電保護裝置和檢測系統能夠確定故障類型，并自動進行故障切除或給運行人員發出警告，對電力系統中的設備進行有效保護，不至于因某處發生故障而影響其他線路的可靠運行，從而保證了電力系統供電的持續性。

電力系統；繼電保護；故障檢測

在新時代的電力系統中，除技術工作之外最主要的工作就是電力系統的管理工作，而管理工作中最主要的是電力系統運行安全問題的管理，繼電保護系統是電力系統安全運行的最重要保障之一，而對于繼電保護系統中所存在的故障解析以及處理則成為了當前電力系統安全管理中的主要工作。

1 繼電保護原理及作用

繼電保護的基本原理是：通過PT、CT等設備在故障時的測量數據(電流、電壓、相角等)，與保護設定時的參數進行比較，根據它們之間的差值，按照邏輯結構進行判別，進而發出警告信號或通過控制回路跳開相應斷路器。繼電保護系統可以起到自動、快速、選擇地將故障設備、線路切除的作用，保證其他非故障線路的穩定可靠運行，減少對事故設備及線路的損害，遏制不安全事故的發生。

2 電力繼電保護故障的檢測

2.1 識別故障支路和故障接地

小電流接地故障發生后，將會出現一段比較明顯的暫態過程，可通過建立數學模型獲得故障發生一段時間內的電流或電壓波形，并測量出電流的畸變量，然后對接地點的電壓或電流信號進行小波變換，從而得到頻譜圖像；最后分析出電流特征量和故障頻帶特征值，從而在不影響電力系統正常運行的情況下，對故障線路和故障點進行確定。小波變化方法有一定局限性，實際應用中可以與神經網絡、蟻群算法等結合，以保證故障檢測的高效性，從而準確地確定故障類型。

2.2 綜合故障分析系統的繼電保護和檢測方法

將危機保護裝置進行網絡化，使得繼電保護之中關鍵裝置的每一點均可以實行縱聯串聯及差動保護，且還得給系統之中的主站進行相應的協調管理提供一個數據處理、上傳及通訊等通信的支持。且還得要依據繼電保護裝置反應的保護安裝處的電氣量，實施檢測可以及時的將故障的位置、性質、原因及相應的參數找出來，立即的向系統之中的保護裝置發出命令，精確的將出現故障的設備及元件查找出來，最大限度之上降低發生故障時候的經濟損失，充分的加大系統的安全穩定性及可靠性。

3 繼電保護故障維修技術

3.1 替換法

顧名思義，替換法就是指當電力系統中的可替換元件出現故障或損壞時，可利用同樣的正常元件將故障元件替換下來，并故障查找范圍縮小的同時也能夠保證該系統的正常運行。該方法是在對自動化保護裝置內部故障處理及排除時常見的、最簡單的維修方法。

3.2 對照法

對照法將非正常的設備與正常設備的參數進行分析對照，從不同的地方找出異常設備的故障源。對照法主要應用于對已認為的接線錯誤進行排查，但在校驗定值時出現預想值與測試值的對比出入過大，從而無法準確斷定出現故障的原因。此外，在進行設備更換與回路改造后，出現二次接線不能及時并正確恢復時，可以對同類的接線設備進行參照，可以通過同一只表計測量在其他回路繼電器中的應用來進行比較。

3.3 短接法

短接法是指故障檢測人員利用短接線將電路中的某一段回路采用短接形式，將故障范圍鎖定后進行排除。如果故障不在該短接范圍內，則依舊采用該方法在其他回路短使用，通過進一步縮小范圍來準確判斷故障點的具體位置，最終達到清楚故障的目的。由于短接法受到電路條件的限制，因此方法主要用于對繼電器切換不運作等故障的排除。

3.4 逐項拆除法

逐項排除法是指通過將聯合在一塊的二次回路按照順序一一進行脫開，接著再依次放回，如果此時出現故障，則說明了故障的具體位置。這種方法常用于直流接地的排查，還用于交流電源其熔絲無法放置等一些故障中。以直流接地的故障為例，可以先通過拉路法，依照電源負荷的主要特性，將直流屏供應的直流負荷中的各個回路進行短時拉開，尤其注意切斷的時間不能超過3s，當某一回路被切除且故障也消失時，則表明該回路是出現故障的根源。此外，再通過對拉路法的進一步運用，準確判定故障的支路，最后分別拆開接地支路電源端的端子，直至找出故障點為止。

4 提高電力系統繼電保護穩定性的措施

4.1 提高相關人員綜合素質

相關人員的綜合素質對電力系統的穩定運行有著直接影響，電力企業的領導應該要提高自身安全意識，積極為繼電保護工作人員創造更多學習的機會，可以組織培訓、講座等，也可以派遣相關工作人員外出學習，切實提高員工自身專業水平。此外，工作人員要對繼電保護裝置的基本原理進行深入了解，掌握基本的故障處理方法，保證能夠在第一時間應對故障，提高系統穩定性。

4.2 嚴格把好產品質量關

產品的質量對于繼電保護工作十分重要，在采購相關裝置時，要對其使用范圍、壽命等進行綜合考慮，以保證能夠有效提高繼電保護的效率。此外，繼電保護裝置通常會采用微電子技術，在此過程中不免會出現相應的電磁感應現象，而其產生的電磁波會對整個裝置甚至是電力系統產生干擾，因此，要在保證產品質量的前提下，科學合理地對繼電保護系統進行設計，消除其內部干擾，使其能夠在常規條件下正常工作。

綜上所述，繼電保護已涉及到電力系統的各主要環節。發電、輸電、變電、配電、小到設備的元件保護、達到設備以及輸電線路保護。電力系統自動化程度的不斷發展和提高，給繼電保護提出更加嚴峻的目標和要求。繼電保護是電力系統自動化的重要組成部分。具有十分重要的地位，是電力系統三防中重要防線之一，是保證系統安全、可靠穩定運行的堅強后盾。

[1]于炳其.電力系統繼電保護故障分析及故障點查找方法[J].科技展望，2016，(25)：94.

[2]馮磊.淺析電力系統繼電保護及故障檢測[J].電子測試，2016，(12)：134+142.