【摘要】繼電保護(hù)裝置是一種自動(dòng)裝置，在電力系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，隨時(shí)掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而通過(guò)選擇合適的斷路器切斷問(wèn)題部分。因此，加強(qiáng)繼電保護(hù)管理是供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠保障。文章通過(guò)分析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測(cè)的作用，進(jìn)而簡(jiǎn)單地對(duì)繼電保護(hù)故障檢測(cè)方法措施作了介紹。

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

1.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障檢測(cè)的作用

1.1保障電力系統(tǒng)的安全性

在被保護(hù)設(shè)備和元件出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)、準(zhǔn)確、迅速、有選擇的向故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘切斷指令，使之及時(shí)脫離電力系統(tǒng)，最大限度降低其對(duì)電力系統(tǒng)的破壞及對(duì)安全供電的影響，并在其它無(wú)故障部分的支持下，迅速恢復(fù)正常運(yùn)行[2]。

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

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備與錄波設(shè)備等二次裝置，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.3自動(dòng)分析電力系統(tǒng)運(yùn)行異常

檢測(cè)并自動(dòng)分析電網(wǎng)運(yùn)行異常和故障，快速、準(zhǔn)確的診斷出故障區(qū)域、故障點(diǎn)和故障性質(zhì)。

1.4對(duì)電力系統(tǒng)異常工作狀態(tài)做出提示

在電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)不同的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件及其異常工作情況及時(shí)發(fā)出信號(hào)，提示值班人員對(duì)運(yùn)行異?；蛴腥毕莸脑O(shè)備進(jìn)行檢修處理。繼電保護(hù)裝置還能在無(wú)值班人員的情況下，自動(dòng)做出相應(yīng)的調(diào)整，或有選擇性的切除那些繼續(xù)運(yùn)行但有可能引起事故的電氣設(shè)備。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)必須具備速動(dòng)性、選擇性、靈敏性和可靠性，才能充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置維護(hù)和管理電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的作用。

2.基于小電流接地系統(tǒng)的故障檢測(cè)方法

2.1利用空間電磁場(chǎng)探測(cè)單相接地故障支路方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)的前向支路、后向支路及非故障支路的零序電壓和電流會(huì)呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)，相應(yīng)線(xiàn)路的周?chē)妶?chǎng)與磁場(chǎng)分布也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，可利用零序電場(chǎng)和磁場(chǎng)探測(cè)接地故障點(diǎn)[3]。

2.1.1小電流接地系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

根據(jù)李孟秋以仿真模型為典型直線(xiàn)π型電桿的10kV配電線(xiàn)路，以分別代表正常支路和故障支路的五條配電線(xiàn)支路進(jìn)行故障點(diǎn)探測(cè)實(shí)驗(yàn)，將設(shè)定和實(shí)驗(yàn)得出的正常支路參數(shù)I、故障支路參數(shù)Ⅱ、故障參數(shù)及系統(tǒng)參數(shù)加以穩(wěn)態(tài)分析，得出了故障穩(wěn)態(tài)情況下的配電系統(tǒng)各支路零序容性電流及零序容性功率特點(diǎn)為：非故障支路零序容性電流超前零序電壓π/2，其零序容性功率為負(fù)；故障支路故障點(diǎn)前向零序容性電流超前零序電壓π/2，其零序容性功率為負(fù)；故障支路故障點(diǎn)后向零序容性電流落后零序電壓π/2，其零序容性功率為正，與前二者相反[1]。

2.1.2配電線(xiàn)路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分析

圖1 電磁場(chǎng)檢測(cè)電路原理圖

根據(jù)李孟秋在小電流接地系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)和不考慮負(fù)載與線(xiàn)路間互感影響因素的條件下，對(duì)配電線(xiàn)路周?chē)碾姶艌?chǎng)進(jìn)行仿真接地點(diǎn)探測(cè)（見(jiàn)圖1），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，并利用五次諧波電流電壓的電場(chǎng)和磁場(chǎng)作為檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的探測(cè)和定位，證實(shí)了利用空間電磁場(chǎng)探測(cè)故障支路和故障點(diǎn)方法的可行性[1]。

2.2識(shí)別故障支路和故障接地相的方法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，會(huì)有一個(gè)包含較多故障特征的明顯暫態(tài)過(guò)程。通過(guò)建立小電流接地系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，可仿真獲得故障發(fā)生時(shí)前幾個(gè)周波的暫態(tài)信號(hào)波形，由此檢測(cè)到系統(tǒng)各條支路的負(fù)荷電流產(chǎn)生的波形瞬時(shí)畸變，再通過(guò)對(duì)接地故障發(fā)生時(shí)刻電流的暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行小波分解，可得到故障支路與健全支路的三相電流能量時(shí)譜，進(jìn)而得到故障后一周波內(nèi)能量積分的小波能量接地選線(xiàn)選相判據(jù)。通過(guò)直接從負(fù)荷電流提取瞬時(shí)特征和分析故障頻帶特征量，即可在系統(tǒng)正常運(yùn)行未受到明顯影響的情況下，識(shí)別判斷出故障支路和故障接地相。

此外，將小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊識(shí)別和專(zhuān)家系統(tǒng)等人工智能方法結(jié)合應(yīng)用于分散性大，工況復(fù)雜的配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測(cè)，會(huì)有效提高小電流接地選線(xiàn)及故障定位的準(zhǔn)確度。

3.分析系統(tǒng)的繼電保護(hù)與故障檢測(cè)

3.1綜合故障分析系統(tǒng)功能

系統(tǒng)能為調(diào)度人員提供及時(shí)、簡(jiǎn)要的故障信息、故障準(zhǔn)確位置、開(kāi)關(guān)跳閘情況及保護(hù)動(dòng)作行為，以使其快速作出系統(tǒng)恢復(fù)決策，還能為繼電保護(hù)技術(shù)人員提供各套保護(hù)裝置故障過(guò)程的詳細(xì)動(dòng)作行為、故障電流電壓變化情況及各故障分量對(duì)保護(hù)裝置的影響等較大量的專(zhuān)門(mén)信息[5]。

系統(tǒng)能使就地站保護(hù)及故障錄波器時(shí)鐘同步，能為站內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)提供必要數(shù)據(jù)，并通過(guò)地站保護(hù)及故障錄波器進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)約轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同工作對(duì)象需要。能通過(guò)雙端故障測(cè)距計(jì)算提高測(cè)距準(zhǔn)確性；能提供與MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)交換，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上網(wǎng)方式更具有靈活性。系統(tǒng)還具有故障信息集中處理、共享及綜合利用功能。

3.2綜合故障分析系統(tǒng)的繼電保護(hù)與檢測(cè)方法

3.2.1網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)與故障檢測(cè)

微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化，為將電力系統(tǒng)繼電保護(hù)各主要設(shè)備的每一點(diǎn)保護(hù)裝置都進(jìn)行差動(dòng)和縱聯(lián)串聯(lián)保護(hù)，由主站統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理提供了數(shù)據(jù)通訊、處理、上傳等通信支持?？梢愿鶕?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)準(zhǔn)確檢測(cè)和判斷出發(fā)生故障的位置、性質(zhì)、原因及故障參數(shù)，及時(shí)向相應(yīng)的保護(hù)裝置發(fā)出指令，快速準(zhǔn)確的切除故障元件，縮小故障范圍，提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

3.2.2自適應(yīng)控制繼電保護(hù)與故障檢測(cè)

自適應(yīng)繼電保護(hù)能實(shí)時(shí)檢測(cè)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式與故障狀態(tài)變化，并隨其變化自動(dòng)改變保護(hù)性能、特性或定值，盡可能使保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化，從而改善了輸電線(xiàn)路距離保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)及自動(dòng)重合閘等系統(tǒng)響應(yīng)與保護(hù)的性能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

3.2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)與故障檢測(cè)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）故障檢測(cè)是基于生物神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化規(guī)劃、遺傳算法、模糊邏輯等人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域的成功應(yīng)用。利用其具有的自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和模式識(shí)別能力以及分布式信息存儲(chǔ)和并行處理等特點(diǎn)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別故障類(lèi)型、測(cè)定故障距離、確定保護(hù)方向和主設(shè)備保護(hù)。如用BP模型做為方向保護(hù)的方向判別元件，能準(zhǔn)確、快速地判別出故障的方向，進(jìn)行高壓輸電線(xiàn)路的方向保護(hù)。

3.2.4變電站綜合自動(dòng)化繼電保護(hù)與故障檢測(cè)

將自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)信息采集和處理及網(wǎng)絡(luò)通信等多種先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融合為一體，具有測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)、控制、計(jì)費(fèi)、繼電保護(hù)、緊急控制、故障錄波、RTU、維修狀態(tài)信息處理等多功能，是一個(gè)統(tǒng)一的綜合自動(dòng)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅可以代替人工對(duì)數(shù)字化變電站和無(wú)人值班變電站進(jìn)行正常運(yùn)行的監(jiān)視、控制、操作、測(cè)量、記錄和統(tǒng)計(jì)分析、故障狀態(tài)的監(jiān)視、報(bào)警和事件順序記錄與運(yùn)行操作，還能利用通信網(wǎng)絡(luò)，將變電站原有的處于缺乏整體協(xié)調(diào)、功能單一或重疊、獨(dú)享信息資源、微機(jī)處理數(shù)據(jù)功能利用率低下等系統(tǒng)相互分割成各個(gè)獨(dú)立裝置與站級(jí)相連接，實(shí)現(xiàn)了以終端單元（RTU）和微機(jī)保護(hù)裝置為核心的集成與資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享的變電站集成自動(dòng)化。

集成自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站將間隔繼電保護(hù)的控制、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行、支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能集成在一個(gè)統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置內(nèi)，用少量的光纖總線(xiàn)連接，實(shí)現(xiàn)間隔內(nèi)部與間隔間、間隔同站級(jí)間的網(wǎng)絡(luò)通信，并在間隔級(jí)和站級(jí)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行系統(tǒng)與優(yōu)化組合。

4.結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)與故障檢測(cè)對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著極其重要的作用。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)和多分辨分析小波接地選線(xiàn)識(shí)別故障支路與故障接地相等故障檢測(cè)新方法，是實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)和識(shí)別小電流接地系統(tǒng)故障支路、故障點(diǎn)及故障接地相提高電網(wǎng)設(shè)備管理維護(hù)的繼電保護(hù)和故障檢測(cè)分析水平的可行方法。隨著電力系統(tǒng)向微機(jī)化、數(shù)字化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展和數(shù)字化變電站、無(wú)人值班變電站及特高壓電網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)行，繼電保護(hù)及故障檢測(cè)也需逐步向控制、測(cè)量、保護(hù)、智能、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］李孟秋.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與故障檢測(cè)新方法研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007.

［２］陳巖，段俊祥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].硅谷，2010（17）.

［３］汶占武，尚建國(guó).微機(jī)在繼電保護(hù)中應(yīng)用的歷史、現(xiàn)狀及未來(lái)[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（1）.

［４］黃敏飛.繼電保護(hù)在綜合自動(dòng)化變電站中的應(yīng)用與探討[J].廣東科技，2009（14）.

［５］謝敏芝.對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障管理的探討[J].廣東科技，2009（14）.