冯 磊（湖北清江高坝洲水电厂，湖北宜都，443300）



浅析电力系统继电保护及故障检测

冯 磊
（湖北清江高坝洲水电厂，湖北宜都，443300）

摘要：电力系统继电保护装置是电力系统安全稳定运行的重要基础，更是电力系统故障的第一道防线。随着近年来电力系统的加速发展，电力系统中出现的故障问题也日益严重。本文结合相关资料和文献分析电力系统继电保护及故障检测的重要作用，并对故障检测方法进行了简单介绍。

关键词：电力系统；继电保护；故障检测

0 前言

继电保护与故障检测是电力系统中用来进行自动检测、控制与保护的装置。当电力系统中出现以下问题：短路、接地、过电压、低电压等故障时，系统立即选择性切除故障或报警减少电气设备的损坏，从而保证电力系统能够持续稳定运行。

1 电力系统中继电保护和故障检测的具体作用

1.1 保障电力系统的安全性

当被保护的设备或者元件出现故障时，继电保护装置能够迅速准确地向距离故障设备最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并在其他无故障部分的支持下，迅速恢复正常运行。

1.2 实时监控电力系统运行状况

对电力系统进行实时监控并且控制电力网络中的保护设备，维持电力系统正常稳定运行。

1.3 自动分析电力系统异常状况

当系统出现异常状况时，能够及时、准确的分析出故障区域、故障点、故障性质。

1.4 提示电力系统异常状况

当系统中出现异常状况或者系统设备处于不正常工作状态时，能够根据设备的具体情况及时发出信号，提示现场值班人员对出现故障区域进行处理。同时继电保护装置还能在无值班人员的情况下，及时切除那些造成系统故障的设备。电力系统继电保护装置必须同时具备可靠性、选择性、灵敏性、快速性，这样才能使继电保护装置在电力系统中充分发挥作用。

2 基于小电流接地系统故障检测方法

2.1 利用空间的电磁场来探测单相接地故障的支路方法

当小电流接地系统出现了单相接地故障时，接地点的前向支路、后向支路和无故障支路的零序电流和零序电压都会表现出不同特点。这时候线路周围磁场和电场的分布也会发生改变。因此，可以利用零序电场和磁场探测接地故障点。

依据李孟秋对小电流系统稳态分析的基础，同时不考虑线路间和负载互感影响因素，将配电线路周围的电磁场进行仿真接地点的探测，得出了三相电压和电流三相合成的电场和磁场与零序电压和零序电流分别产生的电场和磁场具有可替代性的结论。并且利用五次型谐波电压电流的磁场和电场当作检测信号，来达到对故障点探测和定位的目的，同时也验证了利用空间中分布的电磁场来探测故障点和故障分支的可行性。

2.2 区别故障支路和故障相的方法

当小电流接地系统出现单相接地故障时，会出现一个包含着较多故障特点的较明显暂态过程。并且通过建立一个小电流接地系统数学模型，能够仿真得到在故障发生前的几个周波的具体波形，进而可以得到电力系统中各个分支的负荷电流产生的瞬时畸变波形，再通过对接地故障产生时刻电流暂态信号进行小波分解，就可以得到健全支路和故障支路三相电流能量时谱。然后能够得到故障产生后一个周波内能量积分的小波能量接地过程中的选线选相判定依据。并且直接通过分析故障产生时的频带特征量和负电荷电流提取的瞬时性特征，就可以在系统未受到故障干扰情况下。准确识别并且分析出故障支路和故障相。

3 分析系统中的继电保护和故障检测

3.1 综合故障分析系统的功能

系统在发生故障之后能够为现场调度人员提供一些准确的、及时的、简要的故障信息，同时还能够提供故障发生的准确位置和故障发生之后故障附近的开关跳闸情况，这能够在极大程度上给现场调度人员及时准确的帮助。

3.2 综合故障分析系统的继电保护和检测方法

将微机保护装置进行网络化，使继电保护中的主要装置的每一点都实行纵联串联和差动保护，并且给系统中的主站协调管理提供了数据处理、数据上传、数据通讯等一系列通信支持。并且可以依据继电保护装置反应的保护安装处的电气量，实时检测并且判断出故障位置、故障原因、故障性质和故障参数，立刻向系统中相应的保护装置发出指令，及时准确的切除发生故障的元件或者设备，尽量减少故障带来的经济损失，在一定程度上提高系统的安全性、可靠性和稳定性。

自适应型的继电保护装置能够实时监测系统出现的故障和系统的运行方式，当系统发生状态改变时，自适应继电保护装置能够改变自身保护参数，尽最大可能使保护能够适应电力系统中的各种变化。从而提高系统的可靠性。

将自动控制、网络通信和计算机信息采集等多种先进的技术进行一定程度上的融合，形成一个具有信号、测量、控制、保护、计费、紧急控制、继电保护、维修状态信息处理等多种功能的综合型的自动化计算机系统，不仅能够代替在值班室无人值班的情况下对系统进行全程的监控和操作，对系统故障的检测和出现故障后的报警，并且还能够利用各种集成信息对系统进行高效的控制。

4 结束语

继电保护装置和故障检测在电力系统中具有举足轻重的地位，能够保证电力系统稳定、可靠、安全的运行。小电流接地系统的空间电磁场探测故障支路与故障点和多分辨分析小波的接地选线来识别故障支路与故障相的故障检测新方法，是未来快速检测和识别小电流接地系统故障点、故障支路与故障接地相和提高电网设备继电保护、故障检测分析水平的可行性方法。

参考文献

［1］李孟秋.电力系统继电保护与故障检测新方法研究［D］.湖南大学，2007

［2］丁二陆.浅析电力系统继电保护及故障检测方法［J］.电工研究，2012：45-46.

［3］王艳.电力系统继电保护及故障检测新方法［J］.煤炭技术，2012，31（02）：42-44.

［4］孙博.浅析电力系统中继电保护的故障检测［J］.科技向导，2012（36）：131，135.

［5］宁建宇.电力系统继电保护技术发展探析［J］.中国科技信息，2012，（05）：71—73.

Analysis of relay protection and fault detection in power system

Feng Lei
（Hubei Qingjiang Gaobazhou Hydropower Plant in Hubei Province，Yidu City，443300）

Abstract：Electric power system relay protection device is an important foundation of the safe and stable operation of power system，and also the first line of defense of electric power system fault.With the acceleration development of electric power system in recent years，power system fault problem is become more serious.The article is based on the related data and literature analysis the important role of power system relay protection and fault detection，and introduce the simple introduction to fault detection method.

Keywords：Power system；Relay protection；Fault detection