電力系統繼電保護及故障檢測方法研究

【摘要】由于各地電力需求的增長，電力系統的建設力度不斷提升，建設環境和運行環境也日趨復雜。若是系統保護力度不夠的話，很容易出現短路故障，進而影響電力系統運行的穩定性和安全性，也會無端消耗大量的電能。因此，加強繼電保護的力度非常重要。繼電保護以預防為主，并針對繼電保護電力系統運行的狀態制定相應的保護裝措施，以保證電力系統運行的穩定性，提升電力企業的經濟效益。

【關鍵詞】電力系統；繼電保護；故障檢測

一、繼電保護相關內容簡析

（一）繼電保護概念

繼電保護是對電力系統中發生的故障或異常情況進行檢測，從而發出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護裝置必須具有正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是發生了故障，是保護區內故障還是區外故障的功能。保護裝置要實現這一功能，需要根據電力系統發生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。

（二）繼電保護原理

繼電保護要在電力系統出現故障時，相關設備能夠立即檢測電路并準確定位故障點，從而通過信號向工作人員下達維修的指令，從而使電力系統及時恢復運轉。這種保護裝置所根的原理是：首先，當電路中的電流驟增時進行控制與保護；當某個元件兩端的電壓過低時進行低壓保護；當電流的相位、頻率等參數有反常顯示時給予方向保護；對壓敏電阻等元件的敏感度進行保護等。另外，繼電保護可以對電路進行自動控制，它借助相關監控設備所發出的危險信號，對電路進行數字模擬再判斷是否需要啟動繼電保護程序，進而做出斷路等繼電保護措施。

二、電力繼電保護的故障診斷方法技術原理以及檢測方法研究

（一）基于小電流接地系統的故障診斷方法

如果出現了小電流接地系統單相接地的狀況，電壓與電流在接地點的前后向支路和正常的支路都會出現異于正常運行的特點，接地線路附近的電磁場同時產生變化，因此可以利用電磁場是否又變來判斷單相接地故障的故障位置。具體做法是：首先對小電流接地系統進行穩態分析。試驗正常支路和故障支路的故障點探測，得到相應的參數，在對相關參數進行分析，可得出故障狀態下，各支路零序電壓電流及功率的特點。之后對各線路四周的電磁場做仿真探測，得出三相電壓和零序電壓與電流形成的電磁場有替代性，然后利用得出的諧波電流電壓產生的電磁場探測故障點并進行定位。

（二）綜合故障分析系統的繼電保護和檢測方法

第一種方法是網絡化。將涉及的繼電保護裝置進行串聯、縱聯，然后利用主站統一管理，同時提供通信方面的支持，如上傳故障數據、處理與通訊等。第二種是人工神經網絡。人工神經網絡的理論基礎是生物神經系統中的神經網絡、遺傳算法及模糊邏輯等技術，人工神經網絡擁有自學習、自適應、自學習以及模式識別的能力，將信息分布存儲并將其進行并行處理等優點，應用在電力系統繼電保護中能夠迅速判斷出發生故障的類型，確定發生故障的位置，從而對電力系統中的主設備進行保護。第三種是自適應控制。利用自適應控制繼電保護可以實現電力系統運行狀態的實時監測，同時根據運行狀態的變化調整自身的保護性能和特性，很大程度上改善了繼電保護裝置的保護性能，提高了電力系統運行的安全性和可靠性。

（三）繼電保護裝置故障診斷

常見的繼電保護裝置故障有干擾問題、定值問題、電源問題、保護性能問題、插件絕緣問題和版本問題。當在保護屏附近使用無線通訊設備時，可能會導致邏輯元件發生誤動作，產生操作干擾。定值問題主要是元器件的老化及損壞、定值發生漂移、溫濕度影響、人為的整定錯誤及整定計算誤差。電源問題主要是電源的操作插件帶有直流電或者直流熔絲配置有問題導致的輸出不穩或者波紋系數超高。保護裝置的布線不宜過于緊密，否則長期運行時，在特定條件下，因靜電作用焊點處聚集塵埃易導致兩個焊點產生導電通道，進而引發事故。版本問題主要是指裝置運行一段時間后的程序漏洞或者質量問題。

（四）變壓器保護

變壓器的繼電保護工作十分重要，變壓器的短路保護是過電流保護和阻抗繼電保護。阻抗繼電保護是變壓器的一種保護元件，當阻抗元件經過一定時間后，就會跳閘并切斷電源，從而起到保護變壓器的作用。過電流保護是過電繼電器在電源兩側安裝的電流與時間分量，當電流元件運行一段時間后，就會跳閘并切斷電源，從而起到保護變壓器的作用。第二就是加強瓦斯保護。變壓器油箱中的油、絕緣材料等會在故障中電弧分解，從而形成有害的氣體，瓦斯保護可以在變壓器遇到故障油箱破裂時，自動切斷電源并發出警告。最后，就是加強接地保護。接地變壓器的保護通過在變壓器兩端設置零序保護動作，從而起到保護變壓器的作用；對于不接地變壓器，可以使用零序電壓保護。

三、結論

簡而言之，電力系統供電質量是保證社會正常發展的重要基礎，電力企業需要不斷優化電力系統，提升供電的質量和水平。為此，本文圍繞電力系統繼電保護及故障檢測方法進行了全面研究，希望能提供參考。

參考文獻

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[2]程明，高欲.淺議電力系統繼電保護一次回路的檢修與維護[J].工程技術：全文版，2016（01）：00233.

作者簡介：吳昊（1991.11—），男，重慶合川人。