关键词：电力系统；继电保护；故障检测
随着我国科学技术的飞速发展，电力的需求无论在城市还是乡村，亦已成为人们生产生活中不可或缺的一部分，因此保障其系统安全稳定运行意义重大。继电保护是利用有触点的继电器保护电力系统及其相关元件免遭损害，其作用是当电力系统发生故障时，能在短时间内自动将故障设备从系统中切除，或者向在岗值班人员发出故障信号，近而及时消除异常工况根源，以避免设备损坏及对相邻地区供电的影响。
1电力系统中继电保护和故障检测概述
电力系统中继电保护装置通常是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成，其基本原理是对比被保护线路或设备发生状况之前和之后的电气量变化，来保护设备或线路。当被保护线路或设备发生故障时，电气量数据会产生变化。根据电气量的变化判断电力线路或设备是否发生故障而使继电保护装置启动，实现跳闸或者发出信息，从而对电气设备进行保护。继电保护常见故障可分为以下几种：①继电保护自身故障，由继电保护元件质量问题引起的故障，如机械型、电磁型继电器零部件自身缺陷等。当电力系统中元件质量差、精度不符合要求时，线路会增大发生故障的概率，如造成误动作或保护拒动等。②运行故障，主要由温度过高或恶劣的自然条件引发。当电力设备持续运行，易造成高温问题，从而可能导致故障的发生。③隐形故障，是指一种在系统正常运行时对系统没有影响的故障，而当系统某些部分发生变化时，这种故障就会被触发，从而导致大面积故障的发生。
2电力系统继电保护及故障检测的作用
2.1保护电力系统正常运行
电力系统在运行过程中会发生各种故障，如果通过人工检查故障，不仅检查比较困难，还需要更多的人力支持。继电保护及故障检测可弥补这种不足，用继电器代替人工及时对电力系统的故障进行检测，保障电力系统的正常运行。在电力系统中继电保护装置投入运行时，当被保护设备发生故障，继电保护装置将立刻向最近的断路器发出指令，将电力设备、电力元件与故障隔离，避免电力系统遭受更严重的破坏。同时主动保存历史数据和计算机信息数据，以便排查故障及对故障进行分析。
2.2实时监控电力系统的运行状态
继电保护装置为应急处理系统，在无人工监管的情况下能够开展电力系统的运行监控。一旦继电保护装置接收到系统出现故障或者非正常运行的信息时，继电保护系统将自动识别做出判断，及时将故障隔离开。若没有继电保护装置，电网出现故障就不能如实发现并对故障点进行隔离，这样会对电力系统造成很大的破坏。
2.3自动分析运行设备情况
继电保护设备的灵敏度高，如系统发生故障，继电保护设备能及时判断故障区域，并通过自主选择故障点，快速判断故障性质，切除故障点。当电气设备本身出现异常情况时，继电保护设备根据异常程度实时或延时发出报警信号，提示电力工作人员进行维修处理。
3以小电流接地系统为基础的故障检测方法
3.1利用空间电磁场探测单相接地故障支路
在电力系统中小电流接地系统发生单相接地故障时，有两大判断标志：①电气量会发生变化。若为永久性接地，电压表三相指示值呈现不同数值，接地相电压降低或趋于零，而其他两相电压转换为线电压，接地相电流远远大于其他两相；如果是间歇性接地，电压表指针表现为不断摆动。②接地点周围电场和磁场发生变化。出现单相接地故障时，以接地点为源头而视，前向和后向支路会呈现出不同于正常状态的特点，而非故障支路也有所不同，其零序电压和电流在这些支路上均会产生一定变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据接地点的零序电场和磁场分布，可以确定故障点的位置。以10kV线路为例：对5条支路进行故障点实验。首先确定正常支路参数，然后与待检测故障线路进行对比分析，并将故障线路零序电流、电压等数据记录下来。没有故障的线路容性电流要超前电压90°且零序功率为负值，发生故障的线路在短路位置之前零序电压落后电流90°，功率仍为负数，而短路之后零序电压超前电流90°，功率为正值。通过这些参数，可以确定故障点位置，从而能及时将故障排除。
3.2识别故障支路和故障接地相
电力系统中的小电流接地系统出现单相接地时，通常会发生多故障特点的暂态情况。可以通过建立数学模型获取故障时间内的电流或电压波形，测量电流的畸变量，分析时谱、接地选相，然后对接地点的电压或电流信号进行小波变换，从而得到频谱图像，最后分析出电流特征量和故障频带特征值，从而对故障线路和故障点进行确定。但小波变换具有局限性，操作中可结合神经网络、模糊识别技术，保证故障检测的精准性。
4电力系统的继电保护与故障检测方法
4.1电力系统继电保护与故障检测的网络化方法
网络化管理是现代化电力系统管理的必然趋势，利用网络化管理技术，可提高电力系统中重要设备的可靠性和灵敏性。网络化管理是指以继电保护与故障检测系统为主体，通过网络化将电力系统中每一个拥有继电保护与故障检测的节点的保护系统与其数据传感器相结合，通过这种网络化，使保护系统在采集日常运行数据时，将日常电流运行数据转化为数字信息传送到电网控制中心，从而实现准确且快速的判断，并作出应急处理，快速隔离故障，进一步判断故障范围。通过实施微机网络化，纵联差动保护对电气设备保护优势明显。通过网络化迅速准确分析故障性质、位置与原因，继电保护装置能及时作出有效的处理，增强电力系统的稳定性。
4.2继电保护与故障检测的自适应控制方法
自适应控制理论已在一些领域得到了广泛的应用。在电网控制中，控制元件必须具有适当敏感度，以便在故障情况下准确发出报警信号。电网中的继电保护与故障检测系统，都需具备如此敏感度适宜的主元件，如继电器、互感器、变换器等。一般来说，此类控制元件需求量大，各地电网情况和供电情况都有差别，因此影响了控制元件敏感度的统一性。基于此，主元件需具有自适应性，根据实际情况自行设定敏感度，从而有效保护电力系统，这种控制方法有选择性地进行故障检测，同时提高了继电保护的灵敏性和速动性要求。
4.3继电保护与故障检测的人工神经网络方法
人工神经网络故障检测是将生物神经网络、模糊逻辑和遗传算法等人工智能技术应用在电力系统保护领域。人工神经网络对信息的分布式存储具有高效和智能的特点，在电力系统中的应用具有显著效果。基于这些特点，电力系统继电保护利用人工神经网络来进一步实现故障类型判别、故障距离测定、故障点位置判断并及时将故障点切除，从而有针对性地实现对电力设备的保护。
结语
继电保护和故障检测在维护电力系统的安全稳定运行中具有重要的意义，加大对继电保护和故障检测方法的研究可提升电力系统服务质量。随着现代化高新科技的发展，人们对电力系统技术服务提出了更高的要求，在此基础上，继电保护和故障检测相关技术方法也随之升级。基于常用的故障检测方法，结合现代化电力系统技术服务需求，继电保护和故障检测将向数字化、自动化、网络化以及智能、数据通信等多元一体化趋势发展。
参考文献
[1]王艳，郭怀德，李小燕.电力系统继电保护及故障检测新方法[J].煤炭技术，2012.
[2]雷晓光.综述电力系统继电保护及故障检测的方法[J].科技与企业，2013.
乔立（1987.12.25），性别男 ；籍贯：陕西榆林；民族汉；学历大学本科；职称：助理工程师职务：变电二次班工作负责人；研究方向，继电保护及电力系统自动化；单位：国网陕西省电力公司榆林供电公司.
论文作者:乔立
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/8
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