（宁夏送变电工程公司 宁夏银川 750001）
摘要：继电保护系统是保证电力系统正常运行的关键所在，继电保护系统的故障信息分析处理的运用与开发也是继电保护系统的核心所在，其为电力系统的故障进行准确的分析并且提供及时的处理，让电力系统在安全的环境下得以正常运行，只有迅速消除继电保护系统中本身所存在的故障，保证继电保护系统设备的正常运行，才能充分发挥保护装置对于电网的稳定作用，提高供电系统的可靠性。
关键词：电力系统；继电保护；故障
引言
在当下继电保护技术中，其呈现出智能化、网络化和微机化的特点顺应了测量、控制和保护走向一体化的趋势，但在其广泛应用的同时，通常会出现诸多问题，只有找出这些问题的主要根源，才能保障电力系统的稳定运行。此外，相关人员还要提高继电保护的相关技术，掌握重要的理论知识，将理论与实践有效进行结合，提高处理事故和故障的水平。
1继电保护系统的主要作用
1.1监控电力系统
通常情况下变压器升温幅度过大、单相接地或出现变压器重瓦斯与轻瓦斯信号等都代表着电力系统的设备出现故障或者电力系统元件出现故障，这些情况都会使电网的安全受到危害。此时继电保护设备就要及时地发出命令，使与故障元件距离最短的断电器执行跳闸命令，从而使电力系统故障设备与电力系统尽早断开，把电力系统元件对于自身的破坏程度降到最低，最终达到保护电力系统、保障供电安全的目的。
1.2反映电气设备异常
继电保护系统的功能较为全面，当电气系统设备出现异常情况时能够及时作出反映；当电气系统设备出现故障时，能够根据异常情况的不同，发出不同的信号，使值班人员能够快速地判断出需要维护的元件，因此能够及时准确地提出解决措施，因此能够在最短时间内恢复电力系统，尽量不影响电力系统的正常工作；当电气系统设备出现异常情况时，能够在系统持续化运行的情况下切除出现故障的电气设备，这一功能是通过自动化的调整实现的。
1.3实现自动化
继电保护系统的工作主要是通过自动化控制实现的，如远程操作、电力系统监视、工业生产操作等。因为很多工作不能依靠手动操作，不仅十分不便，还有可能耽误维护系统的宝贵时间，例如自动重合闸、备用电源自动遥测、备用电源自动遥控及备用电源自动投入等。
2电力系统继电保护动作中的故障
继电保护系统是电力系统安全运行的保障，所以对于继电保护系统可能出现的故障要进行全面的分析，而继电保护系统中的故障大多分为两个类型：①运行故障；②设备的故障。下文通过这两个方面的故障类型，对继电保护系统中的故障问题进行分析，故障信息系统处理方法如表1所示。根据得出的故障分析而得出故障结论，通过结论给出处理意见并且进行维修，这是一般正常的故障维修环节。
继电保护系统在电力系统中的工作是尤为重要的，所以只要电力系统在真诚运行，继电保护系统就会随之运行，而如今电力系统的分布范围和使用力度越来越大，传统的继电保护系统已经不足以支撑日益增加的电力系统的安全监测工作，所以在某些继电保护系统运行当中，常常会发生超负荷运行的现象，导致继电系统出现停止工作的现象，甚至由于电力系统的工作负荷较大，继电系统在监测的过程当中出现监控数据不准确的现象，无论是哪种现象，对于电力系统的正常运行都有着相当大的危害，继电保护系统的停止运行会导致电力系统在运行当中将会失去对故障的检测能力，也就是说电力系统出现的故障不能及时的发现并做排除处理，其中具体的故障发生点主要表现在二次电压回路与继电保护开关等薄弱部位，经常会对电力系统产生深层次和大面积的影响。
2.1继电保护系统中设备的故障
电力系统中的继电保护工作是一项细致的工作，其中对于继电保护装置设备的要求特别严格，而继电保护装置中的设备问题往往出现在设备中构件的质量方面，从继电保护系统的工作原理来说几乎没有什么太大的问题，所有的继电保护系统对于电力系统运行时的故障检测方法都是一样的，而不同的电力系统中存在着不同的工作负荷，而继电保护设备也对电力系统的电流电压负荷有着不同的要求，所以在继电保护装置安装时要结合电力系统的工作负荷以及工作强度进行考虑，对于电力系统来说要选择合适的继电保护设施，争取继电装置中的每一个系统都要符合电力系统的实际标准，如果某一个部位的构件出现了问题将会影响整个继电保护装置的检测中的数据准确率甚至影响其运行，当继电保护系统出现设备问题时则会使其继电保护动作失控，甚至出现拒动或者误动的问题，影响电力系统的运行功能和电力系统整体的稳定。
2.2继电保护系统的开关设备故障
继电保护系统中出现的开关设备的故障主要是由于继电保护系统与电力系统不匹配的原因造成的，首先在进行机电保护装置的选择是对于电力系统的工作强度是有科学的规定的，而电力系统中初始的继电保护设备往往是与之工作负荷较为匹配的，但是随着工作强度的加大或者继电保护系统使用时间的增多，继电保护装置也应该随之更新，否则如果发生继电保护装置老化或者超负荷的情况，会导致继电保护系统开关设备出现负荷密集，由于开关设备不能适应符合实际而出现继电保护开关设备的稳定性与准确性的问题，毕竟继电保护系统不能胜任电力系统的检测工作，电力系统的正常运行也会因此而受到影响，对于故障不能及时的排除，甚至发生电力事故。
2.3电流互感饱和故障
由于继电保护设备终端的负荷不断增大，电力系统的运行过程中可能产生的短路现象中的电流也会不断的增强，而继电保护装置受到来自电流互感器饱和的影响也会慢慢增强，当短路的现象发生在靠近电力系统终端设备的位置上时，因为短路所产生的电流就会超过电流互感器单次规定电流的一百倍之多，而电流互感器的误差则是与短路电流倍数成正比例关系的，则继电保护系统检测到电力系统故障时所发出的阻止命令也会随着电流的过大而发生灵敏度降低的情况，这就意味着在电力系统运行中即使发生了故障，继电保护系统也不能及时的发现并且做阻断工作，着无疑增加了电力系统运行中的危险性，而这时继电保护系统中的定时限制通过电流装置也会由于电流的短路而发生故障，过流保护装置拒绝工作时其限制电流的程度几乎为零，电力系统依旧可以运行，但是却少了继电保护系统中的故障检测的安全保障。
2.4继电器触点故障
继电保护系统装置中核心装置就是继电器，其对于电力系统的故障检测与排除都是通过继电器实现的，也就是说如果继电器发生了故障，继电保护系统则停止工作，而继电器装置中最薄弱的部位则是继电器触点，继电器触点的安全性受很多方面的影响，如触点装置的材料、所承受的电流与电压值以及所符合的电力系统的类型等，其中继电系统工作的频率、大气的环境、继电器触点的配置都属于继电器触点的故障发生导体之一，其中任何因素不能与设定的预定值相符合都有可能造成继电器触点的故障发生，其故障的主要表现为金属电积、触点焊接、触点磨损、触点电阻快速增加等，这些故障的发生在很大程度上会影响继电器接触的可靠性，继而会影响整个电力系统的安全运行，而针对继电器触点的故障排除而言，随着不断的实践摸索，也存在着很多办法，如对其触点材料进行定时的检查与更新，对期经过的电流严格按照负荷值进行控制、对其磨损的程度进行定级的方式检测等，保证继电器触点的正常使用就是保证继电系统的正常运行，也就是保障电力系统的安全运行。
3电力系统继电保护常见故障检测方法
3.1利用空间电磁场探测单相接地故障支路
当电力系统发生单项短路故障后，在短路点处前支路和后支路的零序电流及零序电压会有很大不同，其周围电场及磁场的分布也会不同，因此，可以依据零序电场和磁场来确定故障点的位置。判断依据：（1）小电流接地系统稳定性。以典型的10kV线路为例，对五条支路进行故障点实验，首先确定正常支路的参数，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。以此便可以判定出故障点位置，从而为电力系统及时排除故障保证稳定可靠运行奠定基础。（2）配电线路磁场与电场的分布。一旦电力系统中某条线路发生故障就会引起线路周围磁场的变动，在不考虑互感的条件下，可对配电网中各接地点进行磁场探测，从而得出电压与电流磁场的分布，利用五次谐波电流作为检测信号，进而达到确定故障点的目的。
3.2识别故障支路和故障接地相
小电流接地故障发生后，将会出现一段比较明显的暂态过程，可通过建立数学模型获得故障发生一段时间内的电流或电压波形，并测量出电流的畸变量，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，从而在不影响电力系统正常运行的情况下，对故障线路和故障点进行确定。小波变化方法有一定局限性，实际应用中可以与神经网络、蚁群算法等结合，以保证故障检测的高效性，从而准确地确定故障类型。
3.3制定继电保护装置管理和检测体
系制定科学合理的故障管理体系能够确保系统故障后得到及时处理，延长供电持续时间。在满足继电器保护精度要求的前提下，完善保护和检测系统将有助于发挥继电保护的功能。对电力系统的每项操作都做详细的记录，可以为继电保护排除故障提供一定的参考，健全各项管理制度和维护制度，并对运行的每个阶段进行详细分析，可有效提升继电保护的效果。
4继电保护故障的处理策略
4.1对照法
对照法将非正常的设备与正常设备的参数进行分析对照，从不同的地方找出异常设备的故障源。对照法主要应用于对已认为的接线错误进行排查，但在校验定值时出现预想值与测试值的对比出入过大，从而无法准确断定出现故障的原因。此外，在进行设备更换与回路改造后，出现二次接线不能及时并正确恢复时，可以对同类的接线设备进行参照，可以通过同一只表计测量在其他回路继电器中的应用来进行比较，对故障的原因进行正确的处理。
4.2短接法
所谓短接法，就是将回路的某一部分或者某一段以短接线的方式进行接入，并以此来进行故障范围的判断，断定故障是否存在于短接线的范围，又或者在其他地方，这种短接法能有效缩短故障发生的范围，且通常用于电流回路开路、电磁锁失灵、控制判断转换开关接点是否良好，以及切换的继电器是否工作等方面。
4.3替换法
替换法的通常做法是用正常或良好的元件去替换认为或怀疑带有故障的元件，以此来进行继电保护好坏的判断，替换不仅能缩小故障查找的范围，还能缩短查找故障的时间，这是对自动保护设备内部故障进行综合性处理最常见的方法。
4.4逐项拆除法
逐项排除法是指通过将联合在一块的二次回路按照顺序一一进行脱开，接着再依次放回，如果此时出现故障，则说明了故障的具体位置。这种方法常用于直流接地的排查，还用于交流电源其熔丝无法放置等一些故障中。以直流接地的故障为例，可以先通过拉路法，依照电源负荷的主要特性，将直流屏供应的直流负荷中的各个回路进行短时拉开，尤其注意切断的时间不能超过3s，当某一回路被切除且故障也消失时，则表明该回路是出现故障的根源。此外，再通过对拉路法的进一步运用，准确判定故障的支路，最后分别拆开接地支路电源端的端子，直至找出故障点为止。
5综合故障分析系统
5.1系统功能
综合故障分析系统能够为从事调度人员、继电保护人员等提供准确的故障信息、故障位置，以便使系统快速地恢复，还可为技术人员提供完整的故障电流和电压的情况，对系统中各设备提供保护。故障检测系统可使保护设备及故障录波设备时钟同步，从而为监控设备提供准确的数据，经过智能化处理，实现设备间数据的安全传输。为了保证测距的准确度可采用双端故障测距方法，提供数据交换接口，确保数据灵活、可靠。继电保护装置检查标准：屏、盘、箱、柜等装置上的各种电器、仪表、信号等元器件完整齐全，安装端正；二次设备的接地端应可靠接地；装置及周围地面干净、整洁，无杂物；电气设备在运行中不得解除继电保护。
5.2继电保护与检测方法
（1）故障检测与继电保护网格化。对电力系统中各重要设备采用差动保护，并利用主站统一处理数据，根据继电保护装置提供的电流或电压信息，实时
测量故障位置及类型，最后将测量数据汇总向保护装置发指令，达到快速切除故障设备的目的，从而保证电力系统安全、可靠。（2）继电保护和检测自动控制。自适应保护可动态检测系统运行模式，并根据故障类型不同自动设定保护数值，从而更好地满足电力系统运行要求，对改善线路保护、变压器保护等有很大帮助。（3）将各种智能算法应用于继电保护和检测系统中。目前，最常用的人工智能检测算法是人工神经网络，另外还有BCC算法、遗传算法等高级算法，它们可以自主学习、自组织，并对一些数据信息进行存储和处理。经过多年的发展，人工智能算法应用在继电保护中已经可以实现保护方向自动识别、故障自处理等功能，为继电保护和故障检测人员减轻了工作负担。在该领域，智能算法的应用还处于研究阶段，但具有光明的发展前景。
结束语
在新时代的电力系统中，除技术工作之外最主要的工作就是电力系统的管理工作，而管理工作中最主要的是电力系统运行安全问题的管理，继电保护系统是电力系统安全运行的最重要保障之一，而对于继电保护系统中所存在的故障解析以及处理则成为了当前电力系统安全管理中的主要工作。
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论文作者:纳虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
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