摘要：人们生产生活中需要电力维持正常，因此电力系统的安全性和稳定性会对人们的生产生活产生直接的影响。为了能够确保电力系统的安全性和稳定性，必须对电力系统进行检测、控制和保护，而继电保护与故障检测均能够在电力系统运行中应用，是保证电力系统安全性的重要措施。本文主要分析了电力系统继电保护及故障检测的作用，针对综合故障分析系统的功能、继电保护与故障检测方法进行了研究和探讨。
关键词：电力系统；继电保护；故障检测；方法；分析
引言
随着电力系统规模的日益增大，电力系统面临的故障日益严重。使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题，而继电保护与故障检测是对电力系统进行自动检测、控制与保护的装置。继电保护及故障检测能够在电力系统运行发生，如两相短路、三相短路、单相接地等故障和出现如过负荷、过电压、低电压、低周波、控制与测量回路断线等异常时，迅速而有选择性地发出跳闸指令，切除故障或发出报警，以减少故障造成的电气设备损坏和整个电力系统运行安全的影响，保证电力系统持续稳定运行。
1 电力系统继电保护及故障检测的作用
1.1 保障电力系统的安全性
维护安全，性能优越。在被保护设备和元件出现故障时，继电保护装置会自动、准确、迅速、有选择的向故障元件最近的断路器发出跳闸切断指令，使之及时脱离电力系统，最大限度降低其对电力系统的破坏及对安全供电的影响，并在其它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实时监测和控制电网保护设备与录波设备等二次装置，保证电力系统正常运行。
1.3 自动分析电力系统运行异常检测并自动分析电网运行异常和故障，快速、准确的诊断出故障区域、故障点和故障性质。
1.4 对电力系统异常工作状态做出提示在电气设备出现不正常工作状态时，根据不同的设备运行维护条件及其异常工作情况及时发出信号，提示值班人员对运行异常或有缺陷的设备进行检修处理。继电保护装置还能在无值班人员的情况下，自动做出相应的调整，或有选择性的切除那些继续运行但有可能引起事故的电气设备。电力系统继电保护必须具备速动性、选择性、灵敏性和可靠性，才能充分发挥继电保护装置维护和管理电力系统正常运行的作用。
2 电力系统继电保护的故障原因分析
对于电力系统的继电保护常见的故障进行分析，可以发现主要有以下几个方面，一是继电保护元器件质量所引起的故障。继电保护装置的产品质量将直接影响电力系统发生故障的频率，如机电式、电磁式继电保护装置在精度和材料使用方面，如果不符合要求，就会容易出现故障，甚至严重时可导致继电保护装置不能正常发挥作用，并且其他元器件整体质量和晶体管如果产品性能差，或者设备操作不当，也会导致设备故障跳闸。二是故障温度过高导致的故障。如果继电保护设备运行过程中出现局部温度过高也会导致继电保护装置出现故障，比如在系统运行过程中，会受到电压互感器二次显著的影响，电压回路电压互感器在运行中的故障是普遍存在的，这是最常见的故障之一。三是运行过程中的隐形故障。大规模的停电或电气系统故障很可能会和继电保护的隐藏故障有关。因此，一些重要的输电线路，应高度重视脱扣装置的操作，以避免隐形故障事件的发生。
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。
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3.1.1 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。
3.1.2 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。
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。
4 继电保护与检测方法
4.1 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。
4.2 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。
4.3 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。
5 结束语
继电保护与故障检测对电力系统安全、可靠、稳定运行发挥着极其重要的作用。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接地选线识别故障支路与故障接地相等故障检测新方法，是实现快速检测和识别小电流接地系统故障支路、故障点及故障接地相提高电网设备管理维护的继电保护和故障检测分析水平的可行方法。随着电力系统向微机化、数字化、自动化和网络化发展和数字化变电站、无人值班变电站及特高压电网的建设运行，继电保护及故障检测也需逐步向控制、测量、保护、智能、网络、数据通信一体化发展。
参考文献：
[1]李佑光，林东.电力系统继电保护原理及新技术[M].科学出版社，2003.
[2]李孟秋.电力系统继电保护与故障检测新方法研究[D].长沙：湖南大学，2007.
[3]谢敏芝.对电网继电保护及故障管理的探讨[J].广东科技，2009（14）：178-179.
论文作者:张博,张倩,张文龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/13
标签：故障论文; 电力系统论文; 继电保护论文; 电流论文; 支路论文; 电压论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第33期论文;