馮 磊（湖北清江高壩洲水電廠，湖北宜都，443300）

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淺析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測(cè)

馮 磊
（湖北清江高壩洲水電廠，湖北宜都，443300）

摘要：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，更是電力系統(tǒng)故障的第一道防線。隨著近年來(lái)電力系統(tǒng)的加速發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問(wèn)題也日益嚴(yán)重。本文結(jié)合相關(guān)資料和文獻(xiàn)分析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測(cè)的重要作用，并對(duì)故障檢測(cè)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；故障檢測(cè)

0 前言

繼電保護(hù)與故障檢測(cè)是電力系統(tǒng)中用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、控制與保護(hù)的裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)以下問(wèn)題：短路、接地、過(guò)電壓、低電壓等故障時(shí)，系統(tǒng)立即選擇性切除故障或報(bào)警減少電氣設(shè)備的損壞，從而保證電力系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)和故障檢測(cè)的具體作用

1.1 保障電力系統(tǒng)的安全性

當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備或者元件出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠迅速準(zhǔn)確地向距離故障設(shè)備最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，以最大限度地減少對(duì)電力元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響，并在其他無(wú)故障部分的支持下，迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況

對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并且控制電力網(wǎng)絡(luò)中的保護(hù)設(shè)備，維持電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 自動(dòng)分析電力系統(tǒng)異常狀況

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的分析出故障區(qū)域、故障點(diǎn)、故障性質(zhì)。

1.4 提示電力系統(tǒng)異常狀況

當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)異常狀況或者系統(tǒng)設(shè)備處于不正常工作狀態(tài)時(shí)，能夠根據(jù)設(shè)備的具體情況及時(shí)發(fā)出信號(hào)，提示現(xiàn)場(chǎng)值班人員對(duì)出現(xiàn)故障區(qū)域進(jìn)行處理。同時(shí)繼電保護(hù)裝置還能在無(wú)值班人員的情況下，及時(shí)切除那些造成系統(tǒng)故障的設(shè)備。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置必須同時(shí)具備可靠性、選擇性、靈敏性、快速性，這樣才能使繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用。

2 基于小電流接地系統(tǒng)故障檢測(cè)方法

2.1 利用空間的電磁場(chǎng)來(lái)探測(cè)單相接地故障的支路方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)了單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)的前向支路、后向支路和無(wú)故障支路的零序電流和零序電壓都會(huì)表現(xiàn)出不同特點(diǎn)。這時(shí)候線路周圍磁場(chǎng)和電場(chǎng)的分布也會(huì)發(fā)生改變。因此，可以利用零序電場(chǎng)和磁場(chǎng)探測(cè)接地故障點(diǎn)。

依據(jù)李孟秋對(duì)小電流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)，同時(shí)不考慮線路間和負(fù)載互感影響因素，將配電線路周圍的電磁場(chǎng)進(jìn)行仿真接地點(diǎn)的探測(cè)，得出了三相電壓和電流三相合成的電場(chǎng)和磁場(chǎng)與零序電壓和零序電流分別產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)具有可替代性的結(jié)論。并且利用五次型諧波電壓電流的磁場(chǎng)和電場(chǎng)當(dāng)作檢測(cè)信號(hào)，來(lái)達(dá)到對(duì)故障點(diǎn)探測(cè)和定位的目的，同時(shí)也驗(yàn)證了利用空間中分布的電磁場(chǎng)來(lái)探測(cè)故障點(diǎn)和故障分支的可行性。

2.2 區(qū)別故障支路和故障相的方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)包含著較多故障特點(diǎn)的較明顯暫態(tài)過(guò)程。并且通過(guò)建立一個(gè)小電流接地系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，能夠仿真得到在故障發(fā)生前的幾個(gè)周波的具體波形，進(jìn)而可以得到電力系統(tǒng)中各個(gè)分支的負(fù)荷電流產(chǎn)生的瞬時(shí)畸變波形，再通過(guò)對(duì)接地故障產(chǎn)生時(shí)刻電流暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行小波分解，就可以得到健全支路和故障支路三相電流能量時(shí)譜。然后能夠得到故障產(chǎn)生后一個(gè)周波內(nèi)能量積分的小波能量接地過(guò)程中的選線選相判定依據(jù)。并且直接通過(guò)分析故障產(chǎn)生時(shí)的頻帶特征量和負(fù)電荷電流提取的瞬時(shí)性特征，就可以在系統(tǒng)未受到故障干擾情況下。準(zhǔn)確識(shí)別并且分析出故障支路和故障相。

3 分析系統(tǒng)中的繼電保護(hù)和故障檢測(cè)

3.1 綜合故障分析系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)在發(fā)生故障之后能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)調(diào)度人員提供一些準(zhǔn)確的、及時(shí)的、簡(jiǎn)要的故障信息，同時(shí)還能夠提供故障發(fā)生的準(zhǔn)確位置和故障發(fā)生之后故障附近的開(kāi)關(guān)跳閘情況，這能夠在極大程度上給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度人員及時(shí)準(zhǔn)確的幫助。

3.2 綜合故障分析系統(tǒng)的繼電保護(hù)和檢測(cè)方法

將微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化，使繼電保護(hù)中的主要裝置的每一點(diǎn)都實(shí)行縱聯(lián)串聯(lián)和差動(dòng)保護(hù)，并且給系統(tǒng)中的主站協(xié)調(diào)管理提供了數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)通訊等一系列通信支持。并且可以依據(jù)繼電保護(hù)裝置反應(yīng)的保護(hù)安裝處的電氣量，實(shí)時(shí)檢測(cè)并且判斷出故障位置、故障原因、故障性質(zhì)和故障參數(shù)，立刻向系統(tǒng)中相應(yīng)的保護(hù)裝置發(fā)出指令，及時(shí)準(zhǔn)確的切除發(fā)生故障的元件或者設(shè)備，盡量減少故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，在一定程度上提高系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

自適應(yīng)型的繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障和系統(tǒng)的運(yùn)行方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)改變時(shí)，自適應(yīng)繼電保護(hù)裝置能夠改變自身保護(hù)參數(shù)，盡最大可能使保護(hù)能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)中的各種變化。從而提高系統(tǒng)的可靠性。

將自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信和計(jì)算機(jī)信息采集等多種先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行一定程度上的融合，形成一個(gè)具有信號(hào)、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)費(fèi)、緊急控制、繼電保護(hù)、維修狀態(tài)信息處理等多種功能的綜合型的自動(dòng)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅能夠代替在值班室無(wú)人值班的情況下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全程的監(jiān)控和操作，對(duì)系統(tǒng)故障的檢測(cè)和出現(xiàn)故障后的報(bào)警，并且還能夠利用各種集成信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行高效的控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)裝置和故障檢測(cè)在電力系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，能夠保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全的運(yùn)行。小電流接地系統(tǒng)的空間電磁場(chǎng)探測(cè)故障支路與故障點(diǎn)和多分辨分析小波的接地選線來(lái)識(shí)別故障支路與故障相的故障檢測(cè)新方法，是未來(lái)快速檢測(cè)和識(shí)別小電流接地系統(tǒng)故障點(diǎn)、故障支路與故障接地相和提高電網(wǎng)設(shè)備繼電保護(hù)、故障檢測(cè)分析水平的可行性方法。

參考文獻(xiàn)

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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